По материалам кандидатской диссертации

Данный краткий обзор посвящен современным тенденциям в исследовании термоэлектрических свойств представителей класса дисульфидов переходных металлов MS2, где: M = Nb, Ti, Mo, W. Слоистая структура данных соединений помимо стандартных методов настройки термоэлектрических свойств материалов, таких как замещения в катионной и анионной подрешетках, позволяет производить интеркаляцию соединений металлами, органическими соединениями и создавать сложные несоразмерные кристаллические структуры – «мисфит» структуры.

Для некоторых представителей данной группы определенные условия синтеза могут контролировать нестехиометрию состава соединений, которая напрямую влияет на свойства соединений, меняя политип кристаллической структуры, как в случае NbS2, так и  меняя заполнение зонной структуры – полупроводник/полуметалл, как в случае TiS2. Контроль нестехиометрии, концентрации замещающих элементов в катионной и анионной подрешетках, концентрации интеркалянтов  позволяет оптимизировать термоэлектрические свойства и получать соединения и структуры с повышенными значениями термоэлектрической эффективности.

В настоящем докладе представлены результаты анализа особенностей микроструктуры (степень текстурирования, средний размер зерна матрицы, средний размер и структура включений) и термоэлектрических свойств (удельное электрическое сопротивление, коэффициент Зеебека, полная теплопроводность, концентрация носителей тока) композита, состоящего из поликристаллической матрицы Bi2Te3 (низкотемпературный термоэлектрик) и ферромагнитного никелевого наполнителя (температура Кюри 628 К), с различным содержанием наполнителя (0, 0.5, 0.85, 1.25 и 1.5 ат.%).

Лекция рассчитана на студентов старших курсов и аспирантов. Планируется осветить следующие моменты:

• Краткое знакомство с методом ФП: функционалы, псевдопотенциалы, базисные функции, самосогласованный расчет электронной плотности, энергии основного состояния, сил межатомного взаимодействия.

• Расчёт фононного спектра методом сверхъячейки.

• Расчёт фононного спектра с использованием теории возмущений для функционала плотности.

• Методы расчёта теплопроводности решётки

Эффективность термоэлектрического преобразования определяется через термоэлектрическую добротность (ZT). При сравнении материалов по параметру ZT, необходимо достоверно определить этот параметр, а следовательно, и величины коэффициента термоэдс, электропроводности и теплопроводности.

И если измерения электрических свойств довольно точны, то при определении теплопроводности возникает ряд проблем. Нахождение теплопроводности нестационарным и косвенным методом измерения температуропроводности, имеет целый ряд факторов, которые неизбежно вносят свою погрешность.

В докладе будет рассмотрен принцип работы метода лазерной вспышки, оценен порядок неопределённости, связанный с геометрическим фактором и технологией измерения. А также будут приведены экспериментальные результаты измерений коэффициента теплопроводности на термоэлектрических материалах, выполненных на различных установках.

В докладе будет представлен краткий обзор исследований, направленных на создание высокоэффективных термоэлектрических материалов на основе слоистых кислород содержащих оксиселенидов BiCuSeO. Будет приведен краткий исторический обзор, представлены имеющиеся данные о кристаллической и электронной структурах, термоэлектрических свойствах оксиселенидов BiCuSeO. Рассмотрены основные физические идеи и методы, используемые для повышения термоэлектрической эффективности материалов на основе BiCuSeO.

В презентации рассмотрены реальные применения термоэлектрических преобразователей в энергетических установках практического назначения начиная с 60-годов прошлого столетия.

Представлены результаты исследований, направленных на значительное повышение эффективности материалов и термоэлементов для интервала температур 50 - 600 °С. Показаны пути достижения эффективности термоэлектрических генераторов до 10 %.

История становления термоэлектрической школы в России.