• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.4
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• pp.353-359
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• 2000

$(Bi_{0.15}Sb_{0.85})_2Te_3$ and $(Bi_{1-x}Sb_x)_2Te_3$ thermoelectric thin films were prepared by magnetron sputtering process, and their thermoelectric characteristics were investigated with variation of the sputtering condition and the $Sb_2Te_3$ content. The $(Bi_{0.15}Sb_{0.85})_2Te_3$ film, deposited by DC sputtering at $300^{\circ}C$ with rotating the Corning glass substrate at 10 rpm, was fully crystallized to $(Bi,Sb)_2Te_3$ phase with c-axis preferred orientation. This $(Bi_{0.15}Sb_{0.85})_2Te_3$ film exhibited the Seebeck coefficient of 185 $\mu$V/K which was higher than the values of other $(Bi_{0.15}Sb_{0.85})_2Te_3$ films fabricated with different sputtering conditions. With increasing the $Sb_2Te_3$ content, the Seebeck coefficient and electrical resistivity of p-type $(Bi_{1-x}Sb_x)_2Te_3$ (0.77$\leq$x$\leq$1.0) film were lowered. Among p-type $(Bi_{1-x}Sb_x)_2Te_3$ films, a maximum power factor of $0.79{\times}10^{-3}W/K^2-m$ was obtained at (Bi_{0.05}Sb_{0.95})_2Te_3$ composition..

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.31 no.5
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• pp.1123-1127
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• 2010

We report a simple and quick route for the preparation of high-quality, nearly monodisperse $Bi_2Te_3$, $Sb_2Te_3$, and $Bi_xSb_{2-x}-Te_3$ nanocrystallites. The reactions of bismuth acetate or antimony acetate with Te in oleic acid result in pure phase of $Bi_2Te_3$ or $Sb_2Te_3$ nanoparticles, respectively. Also, ternary $Bi_xSb_{2-x}Te_3$ nanoparticles were successfully synthesized using the same method. The size and morphology of the nanoparticles were controlled by varying the stabilizing agents. The as-prepared nanoparticles are characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, and high-resolution transmission electron microscope using an energy dispersive spectroscopy.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.1
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• pp.28-34
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• 2002

Thin films of $Sb_{2-x}Bi_xTe_3$ (x = 0.0, 0.5, and 1.0) are grown by vacuum evaporation. XRD analysis shows the amorphous nature of the films, and the composition studies confirm the stoichiometry of the films. Microstructural parameters of the films have been calculated and used to explain the electrical and optical properties of the films. It is observed that the carrier type has changed from p- to n-type at higher concentration (x = 1.0) of Bi. The resistivity of the films decreases rapidly with the increase of Bi concentration. However, the refractive index and optical band gap of the films increase with the Bi concentration.

• Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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• 1996.06b
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• pp.311-352
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• 1996

Peltier 효과를 이용한 열전소자는 열응담 감도가 좋고 선택적 냉각이 가능하며 무소음, 무진동 및 소형화의 장점으로 각종 전자부품의 국부냉각소자로 응용되고 있다. 또한 최근 냉매의 사용없이 냉각이 가능한 열전재료를 이용한 자동차나 가정용 에어컨 및 냉장고 등의 각종 냉방시스템의 개발도 크게 주목을 받고 있다. 기존의 Bi2Te3계 단결정 열전재료는 성능지수는 우수하나, 기계적 취약성에 기인하여 소자가공시 수율 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근 단결정에 비해 기계적 강도가 우수한 다결정 열전재료의 제조공정에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 일환으로 기계적 합금화법을 이용한 열전재료의 제조공정이 연구되고 있다. 원료금속이 고 에너지 볼-밀 내에서의 연쇄적인 파괴와 압접에 의해 합금분말로 변화되는 기계적 합금화 공정은 상온공정으로 이를 사용하여 다결정 열전재료를 제조시 기존의 다결정 열전재료의 제조공정인 "용해 및 분쇄법'과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 전자냉각소자용 열전재료로서 상온부근에서 성능지수가 가장 우수한 p형 (Bi,Sb)2Te3 및 n형 Bi2(Te,Se)3 합금분말을 기계적 합금화 공정으로 제조하여 분말 특성을 분석하였으며, 가압소결 후 열전특성의 변화거동을 연구하였다. 순도 99.99% 이상인 Bi, Sb, Te, Se granule을 (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 조성에 맞게 칭량하여 불과 분말의 무게비 5:1로 강구와 함께 공구강 vial에 장입 후, Spex mixer/mill을 이용하여 기계적 합금화 하였다. 기계적 합금화 공정으로 제조한 분말에 대한 X-선 회절분석과 시차 열분석으로 합금화 정도를 분석하였다. (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말을 10-5 torr의 진공중에서 300℃∼550℃의 온도로 30분간 가압소결하였다. 가압소결체의 파단면에서의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 상온에서 가압소결체의 열전특성을 측정하였다. (Bi1-xSbx)2Te3의 기계적 합금화에 요구되는 공정시간은 Sb2Te3 함량에 따라 증가하여 x=0.5 조성에서는 4 시간 45분, x=0.75 조성에서는 5 시간, x=1 조성에서는 6 시간 45분의 vibro 밀링이 요구되었다. n형 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말의 제조에 요구되는 밀링시간 역시 Bi2Se3 함량 증가에 따라 증가하였으며 Bi2(Te0.95Se0.05)3 합금분말의 제조에는 2시간, Bi2(Te0.9Se0.1)3 및 Bi2(Te0.85Se0.15)3 합금분말의 형성에는 3시간의 bivro 밀링이 요구되었다. 기계적 합금화로 제조한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 및 n형 Bi2(Te0.9Se0.1)3 가압 소결체는 각기 2.9x10-3/K 및 2.1x10-3/K 의 우수한 성능지수를 나타내었다.

• Journal of Powder Materials
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• v.31 no.2
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• pp.119-125
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• 2024

The n-type Bi_2-xSb_xTe₃ compounds have been of great interest due to its potential to achieve a high thermoelectric performance, comparable to that of p-type Bi_2-xSb_xTe₃. However, a comprehensive understanding on the thermoelectric properties remains lacking. Here, we investigate the thermoelectric transport properties and band characteristics of n-type Bi_2-xSb_xTe₃ (x = 0.1 - 1.1) based on experimental and theoretical considerations. We find that the higher power factor at lower Sb content results from the optimized balance between the density of state effective mass and nondegenerate mobility. Additionally, a higher carrier concentration at lower x suppresses bipolar conduction, thereby reducing thermal conductivity at elevated temperatures. Consequently, the highest zT of ~ 0.5 is observed at 450 K for x = 0.1 and, according to the single parabolic band model, it could be further improved by ~70 % through carrier concentration tuning.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1997.05a
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• pp.66-66
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• 1997

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.138-139
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• 2006

Metal organic chemical vapor deposition has been investigated for growth of $Sb_{2-x}Bi_xTe_3$ films on (001) GaAs substrates using diisopropyltelluride, triethylantimony and trimethylbismuth as metal organic sources. The thermoelectric properties were measured at room temperature and include Seebeck coefficient, electrical conductivity and Hall effect. In-plane carrier concentration and electrical Hall mobility were highly dependent on precursor's composition ratio and deposition temperature. The thermoelectric Power factor($={\alpha}^2{\sigma}$) was calculated from theses properties. The best Power factor was $2.6\;{\times}\;10^{-3}W/mK^2$, given by grown $Sb_{1.6}Bi_{0.4}Te_3$ at $450^{\circ}C$. These materials could potentially be incorporated into advanced thermoelectric unicouples for a variety of power generation applications.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.21 no.4
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• pp.192-195
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• 2011

The electro-deposition of compound semiconductors has been attracting more attention because of its ability to rapidly deposit nanostructured materials and thin films with controlled morphology, dimensions, and crystallinity in a costeffective manner (1). In particular, low band-gap $A_2B_3$-type chalcogenides, such as $Sb_2Te_3$ and $Bi_2Te_3$, have been extensively studied because of their potential applications in thermoelectric power generator and cooler and phase change memory. Thermoelectric $Sb_xTe_y$ films were potentiostatically electrodeposited in aqueous nitric acid electrolyte solutions containing different ratios of $TeO_2$ to $Sb_2O_3$. The stoichiometric $Sb_xTe_y$ films were obtained at an applied voltage of -0.15V vs. SCE using a solution consisting of 2.4 mM $TeO_2$, 0.8 mM $Sb_2O_3$, 33 mM tartaric acid, and 1M $HNO_3$. The stoichiometric $Sb_xTe_y$ films had the rhombohedral structure with a preferred orientation along the [015] direction. The films featured hole concentration and mobility of $5.8{\times}10^{18}/cm^3$ and $54.8\;cm^2/V{\cdot}s$, respectively. More negative applied potential yielded more Sb content in the deposited $Sb_xTe_y$ films. In addition, the hole concentration and mobility decreased with more negative deposition potential and finally showed insulating property, possibly due to more defect formation. The Seebeck coefficient of as-deposited $Sb_2Te_3$ thin film deposited at -0.15V vs. SCE at room temperature was approximately 118 ${\mu}V/K$ at room temperature, which is similar to bulk counterparts.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.15 no.3
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• pp.220-226
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• 2002

Amorphous $Sb_{2-x}Bi_xTe_3$ (x = 0.0, 0.5 and 1.0) thin films were prepared by vacuum evaporation. The resistivity of 7he films decreases from 1.4{\times}10^{-2}$ to $8.84{\times}10^{-5}\Omega cm$ and the type of conductivity changes from p to n with the increase of the x value of the films. D.C. conduction studies on these films ate performed at various electric fields in the temperature range of 303-403 K. At low electric fields, two types of conduction mechanisms, i.e. the variable range hopping and the phonon assisted hopping are found to be responsible for the conduction, depending upon the temperature. The activation energy decreases from 0.082 to 0.076 eV in the temperature range of 303-363 K and from 0.47-0.456 eV in the second range of 363-403 K, indicating the shift of the Fermi level towards the conduction band edge and hence the change of the conduction from P to n type with the increase of the Bi concentration. Poole-Frankel emission dominates at high fields. The shape of the potential well of the localized centre is deduced and the mean free path of the charge carriers is also calculated.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.10a
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• pp.60-61
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• 1996

염색폐수를 처리하기 위하여, 일반적으로 물리.화학적 공정과 호기성 생물학적 공정을 조합한 방법들을 사용하고 있다. 하지만 호기성 생물학적 공정은 난분해성 물질의 제거능력이 낮고, 염색폐수의 주된 오염원인 염료분자가 호기성 미생물에 대한 에너지원으로 적합하지 않아 분해되기 어려우며, 물리.화학적 공정을 이용한 처리방법으로도 높은 처리효율을 얻을 수가 없다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 염색폐수 처리에 혐기-호기공정을 이용하며, 혐기성 공정에서 생물학적으로 분해되기 어려운 고분자 물질들을 가수분해하여 생물학적으로 분해가능한 저분자물질로 전환시키고, 호기성 공정에서 저분자 물질을 효과적으로 처라할 수 있기때문에 기존의 염색폐수 처리공정에 비하여 훨씬 높은 처리효율을 얻을 수 있다. 특히, 혐기성 미생물은 호기성 미생물에 비하여 난분해성 물질에 대한 분해력이 높고, 생물독성 물질에 대한 내성이 강하기 때문에 수중생물에 유해한 염료를 함유한 염색폐수의 색도제거에 효과적인 것으로 기대된다. 또한, 막분리 공정은 유기물 및 미생물이 막표면에 축적, 증식함으로써 막세공에 막힘현상을 초래하여 역세척 등의 물리적인 방법이나 화학약품을 이용한 화학적 세척 방법으로도 투과플럭스의 회복이 불가능한 상태를 유발함으로 막의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 따라서, 혐기-호기공정과 조합하면 색도성분 제거 및 막 오염의 원인이 되는 유기물 및 용존성 고형물을 제거하고, 막 오염의 억제를 통한 후 수염의 연장은 물론, 처리수의 수질향상에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.1로 강구와 함께 공구강 vial에 장입 후, Spex mixer/mill을 이용하여 기계적 합금화 하였다. 기계적 합금화 공정으로 제조한 분말에 대한 X-선 회절분석과 시차 열분석으로 합금화 정도를 분석하였다. (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말을 10-5 torr의 진공중에서 300℃∼550℃의 온도로 30분간 가압소결하였다. 가압소결체의 파단면에서의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 상온에서 가압소결체의 열전특성을 측정하였다. (Bi1-xSbx)2Te3의 기계적 합금화에 요구되는 공정시간은 Sb2Te3 함량에 따라 증가하여 x=0.5 조성에서는 4 시간 45분, x=0.75 조성에서는 5 시간, x=1 조성에서는 6 시간 45분의 vibro 밀링이 요구되었다. n형 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말의 제조에 요구되는 밀링시간 역시 Bi2Se3 함량 증가에 따라 증가하였으며 Bi2(Te0.95Se0.05)3 합금분말의 제조에는 2시간, Bi2(Te0.9Se0.1)3 및 Bi2(Te0.85Se0.15)3 합금분말의 형성에는 3시간의 bivro 밀링이 요구되었다. 기계적 합금화로 제조한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 및 n형 Bi2(Te0.9Se0.1)3 가압 소결체는 각기 2.9x10-3/K 및 2.1x10-3/K 의 우수한 성능지수를 나타내었다.ering)가 필수적이다. 그러나 침전법에서 얻게 되는 분말은 매우 미세하여 colloid를 형성하게 되며, 이러한 colloid 상태의 미세한 침전입자가 filte