| Статья |
|---|
| Название статьи |
ПРИРОДНЫЙ ПИРИТ N- И Р-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПРИРОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ |
| Авторы |
Грабко Г.И. , Степанов Н.П. д-р физ.-мат. наук, профессор, np-stepanov@mail.ru |
| Библиографическое описание статьи |
|
| Категория |
Науки о Земле |
| УДК |
537.226.1, 537.311 |
| DOI |
10.21209/2227-9245-2022-28-9-25-32 |
| Тип статьи |
Научная |
| Аннотация |
Ведется поиск полупроводников, позволивших обеспечить термоэлектрическую эффективность. Наблюдается повышенный интерес к изучению термоэлектрических (термоЭДС) свойств природного пирита. Объектом исследования является природный пирит n- и р-типа проводимости. Предметом исследования являются термоэлектрические свойства пирита. Цель исследования – выявить закономерности изменения электрофизических свойств природного пирита в зависимости от температуры. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: собрать установку для снятия температурных зависимостей напряжения U(T) и удельного сопротивления ρ(Т) природного пирита в диапазоне 300...600 К; выявить температурные зависимости напряжения U(T), фиксирующегося между двумя различными точками на поверхности образцов природного пирита в диапазонеот 300...600 К; определить температурные зависимости удельного сопротивления ρ(Т) образцов природного пирита в диапазоне 300...600 К; проанализировать полученные результаты с точки зрения теоретических представлений о процессах переноса электрического заряда и тепла в полупроводниковых материалах; дать оценку перспективности практического использования природного пирита в термоэлектрическом материаловедении. Представлены результаты исследования термоэлектрических свойств природного пирита FeS2 n- и р-типа проводимости, а также природного пирита с кварцевыми включениями. Проведение данного исследования обусловлено необходимостью поиска и изучения новых составов, на основе которых могут изготавливаться экономичные и относительно дешевые термоэлектрические материалы. Экспериментальным путем получены температурные зависимости удельного сопротивления и напряжения, зафиксированного между двумя точками на поверхности образцов. Для этого образцы, закрепленные между двух контактов в измерительной ячейке, выдерживающей нагревание до температуры 600 К, помещались в муфельную печь ПМ-8. Большая масса керамики и малая скорость увеличения температуры муфельной печи, обеспечили равномерное нагревание исследуемых образцов пирита. Для повышения равномерности нагрева как объемных, так и поверхностных слоев экспериментальных образцов использован специальный металлический куб, который дополнительно выполнял роль электростатического экрана. Последнее актуально с точки зрения повышения качества проводимых измерений. В ходе исследования было обнаружено, что образцы с кварцевыми включениями с ростом температуры быстрее растет напряжение чем у образцов дырочного и электронного пирита. Установлено, что максимальные значения напряжения, фиксирующегося между двумя точками на поверхности образцов, составляют 2.5104 мкВ для пирита с кварцевыми включениями, 1.4104 мкВ – для дырочного пирита и не превышают 7103 мкВ для электронного пирита. Максимальные значения удельного сопротивления составили 15 Омм для дырочного пирита, 432.75 Омм – для электронного пирита и 1 к – для пирита с кварцевыми включениями. На основании полученных данных сделан вывод о том, что дырочный пирит с практической точки зрения является наиболее перспективным материалом для использования в термоэлектрическом материаловедении. Обсуждаются физические механизмы наблюдаемых эффектов |
| Ключевые слова |
Природный пирит, неоднородности, внутреннее электрическое поле, температурные зависимости, напряжение, удельное сопротивление, термоэлектрические материалы, образцы, муфельная печь, кварцевые включения |
| Информация о статье |
Степанов Н. П., Грабко Г. И. Природный пирит n- и р-типа проводимости как перспективный природный материал для создания преобразователей тепловой энергии в электрическую // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28, № 9. С.25-32. DOI: 10.21209/2227-9245-2022-28-9-25-32 |
| Список литературы |
1. Гуриева Е.А., Прокофьев Л.В., Равич Ю.И., Электронномикроскопические и рентгенофазовые исследования монокристаллов висмута, легированного Te и Se // Перспективные материалы: доклады VII Межгосударственного семинара. 2006. № 3. C. 180-183.
2. Егоров В.М., Каминский В.В., Казанин М.М., Соловьев С.М., Голубков А.В. КПД преобразования тепловой энергии в электрическую за счёт термовольтаического эффекта // Письма в журнал технической физики. 2015. Т. 41, № 8. С. 50-54.
3. Казанин М.М., Каминский В.В., Соловьев С.М. Аномальная термоэдс в моносульфиде самария // Журнал технической физики. 2000. Т. 70, № 5. С. 136-138.
4. Каминский В.В., Молодых А.М., Полухин И. С., Соловьев С.М., Шуваев К.В. Термовольтаический эффект в sms при деформации, создаваемой сферическим индентором // Письма в журнал технической физики. 2014. Т. 40, № 6. С. 150-152.
5. Каминский В.В., Соловьев С.М. Возникновение электродвижущей силы при изменении валентности ионов самария в процессе фазового перехода в монокристаллах sms // Физика твердого тела. 2001. Т. 43, № 3. С. 423-426.
6. Каминский В.В., Соловьев С.М., Судак Н.М., Залданстанишвили М.И. Обнаружение термовольтаического эффекта в гетероструктуре на основе теллурида свинца // Письма в журнал технической физики. 2020. Т. 46, № 1. С. 52-54.
7. Лукьянов Л.Н., Кутасов В.А., Константинов П.П.. Твёрдые растворы n-(Bi, Sb)2(Te, Se, S)3 для интервала температур 250-350 К // Перспективные материалы: доклады VII Межгосударственного семинара. 2006. № 3. C. 52-56 .
8. Палажченко В.И., Крниенко А.В. Оптимизация состава твердого раствора Pb1-XSnXTe для р-ветви термогенратора // Перспективные материалы: доклады VII Межгосударственного семинара. 2006. № 3. C. 153-155.
9. Редько Р. А., Родионов Н. А., Польшин В. И., Зотова О.В. Влияние легирования сплавов висмут-сурьма на термоэлектрическую добротность // Перспективные материалы: доклады VII Межгосударственного семинара. 2006. № 3. C. 100-102.
10. Улашкевич Ю.В., Каминский В.В., Романова М.В., Шаренкова Н.В. Исследование длинноволновых инфракрасных спектров отражения моно- и поликристаллов sms в области гомогенности // Физика и техника полупроводников. 2018. Т. 52, № 2. С. 184-188.
11. Улашкевич Ю.В., Каминский В.В., Соловьев С.М., Шаренкова Н.В. Спектры пленок sms в дальней и средней ИК областях // Физика и техника полупроводников. 2019. Т. 53, № 11. С. 1544-1546.
12. Шелимова Л. Е., Константинов П. П., Карпинский О. Г., Кретова М. А., Земсков В. С., Авилов Е. С. Кристаллическая структура и термоэлектрические свойства халькогенидов GeTe mBi2Te3 // Перспективные материалы: доклады VII Межгосударственного семинара. 2006. № 3. C. 34-36.
13. Kaminskii V.V., Kazanin M. M., Klishin A.N., Solov\\\'ev S.M., Golubkov A.V.Thermovoltaic effect in samarium sulfide-based heterostructures // Technical Physics. 2011. Vol. 81, no. 6. P. 150-152.
|
| Полный текст статьи | ПРИРОДНЫЙ ПИРИТ N- И Р-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПРИРОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ |
