• 한국재료학회지
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• 제8권5호
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• pp.413-418
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• 1998

Electrical and Thermoelectric Properties of$ SbI_{3}$-doped 85% 85% $BiTe_{2}$$Se_{3}$ 단결정에서 전하 이동에 대한 살란인자는 0.1이었으며, 전자이동도와 정공이동도의 비($\mu_{e}$ /$\mu_{h}$ )는 1.45이었다. $SbI_{3}$의 첨가량이 증가할수록 전자 농도의 증가로 Seebek 계수와 전기비저항이 감소하며, Seebeck 계수와 전기비저항이 최대값을 나타내는 온도가 고온으로 이동하였다. $SbI_{3}$를 첨가한 85%$Bi_{2}$$Te_{3}$단결정에서 성능지수의 최대값은 $SbI_{3}$를 0.1 wt%첨가한 조성에서 $2.0 x 10^{-3}$ K이었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권4호
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• pp.135-139
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• 2015

단결정 ingot 성장기술 중 하나인 traveling heater method(THM) 기술을 이용하여 n형 열전소재인 $Bi_2Te_3-Bi_2Se_3$ 고용체화합물을 성장하였다. 고용체 화합물내 $CdCl_2$와 $SbI_3$을 첨가하여 dopant의 영향을 확인하였고 각각의 dopant의 최적의 첨가량[$CdCl_2$ 0.1 wt%(Z: $2.73{\times}10^{-3}/K$), $SbI_3$ 0.05 wt%(Z: $2.29{\times}10^{-3}/K$)]을 확인하였다. THM 기술을 통해 성장된 ingot의 각 부위별 열전특성을 확인해 본 결과 주요 인자들의 표준편차가 낮은 매우 균질화된 특성을 보였다. 또한 $Bi_2Te_3-Bi_2Se_3$ 고용체화합물의 비등방성 지수와 dopant와의 관계를 확인하기 위하여 $90(Bi_2Te_3)10(Bi_2Se_3)$ 조성의 고용체화합물에 donor dopant로서 $CdCl_2$(0.05~0.1 wt%)을 첨가하여 dopant의 증가에 따른 비등방성 지수의 변화를 확인해본 결과 dopant가 증가함에 따라 비등방성 지수가 변하는 것을 확인하였고 이러한 비등방성 지수의 변화가 실제 열전성능에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제19권12호
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• pp.1283-1293
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• 1998

A solid state chemical approach to discover new mateials with enhanced thermoelectric properties is described. The aim is to construct three-dimensional bismuth chalcogenide framework structures which contain tonically interacting alkali or alkaline earth atoms. The alkali atoms tend to have soft "rattling" type phonon modes which result in very low thermal conductivity in these materials. Another desirable feature in this class of compounds is the low crystal symmetry and narrow band-gaps. Several promising materials such as BaBiTe3, KBi6.33S10, K2Bi8S13, β-K2Bi8Se13, K2.5Bi8.5Se14, Ba4Bi6Se13, Eu2Pb2Bi6Se13, Al1+xPb4-2xSb7+xSe15 (A=K, Rb), and CsBi4Te6 are described.

• 한국분말재료학회지
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• 제23권2호
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• pp.120-125
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• 2016

P-type ternary $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_3$ alloys are fabricated via mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS). Different ball sizes are used in the MA process, and their effect on the microstructure; hardness, and thermoelectric properties of the p-type BiSbTe alloys are investigated. The phases of milled powders and bulks are identified using an X-ray diffraction technique. The morphology of milled powders and fracture surface of compacted samples are examined using scanning electron microscopy. The morphology, phase, and grain structures of the samples are not altered by the use of different ball sizes in the MA process. Measurements of the thermoelectric (TE) transport properties including the electrical conductivity, Seebeck coefficient, and power factor are measured at temperatures of 300-400 K for samples treated by SPS. The TE properties do not depend on the ball size used in the MA process.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.62-62
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• 2000

비접촉식 온도센서는 물체에서 방출하는 적외선 등의 복사신호를 열에너지로 전환하고 이를 다시 전기신호로 2차 에너지 변환하여 온도를 감지하는 센서로 인체 검지를 응용한 다양한 상품 및 교통, 방재, 빌딩 시스템 등의 분야에 널리 응용되고 있다. 비접촉식 적외선 센서는 열에너지를 전기에너지로 변환하는 방법에 따라 양자형과 열형으로 구분되며, 이중 양자형은 광전도나 광기전력 효과 등을 이용하여 감도 및 응답성이 우수하다는 장점을 지니고 있지만, 소자부를 80K 이하 온도로 유지시키는 냉각을 필요로 하므로 대형 제작이 불가피하고 그 용도가 제한적이다. 열형은 냉각이 필요 없고 소형으로 제작가능한 장점을 지니고 있어 써모 파일이나 초전체를 이용한 번용 센서가 보급되고 있다. 그러나 써모파일의 경우 출력되는 전기 신호가 미약하여 감도 및 응답성을 향상하기 위해 구조가 복잡하고, 특히 모터초퍼나 저항을 전압으로 변환시키는 전력기 등이 필요로 하는 단점을 지니고 있다. 따라서 이러한 문제점을 보완하기 위해 열전재료 박막을 이용한 적외선 센서를 개발하려는 노력이 진행중에 있다. 열전박막을 이용한 적외선 센서는 열전재료의 Seebeck 현상을 이용하여 열에너지에서 전기에너지의 변환이 자가발전으로 이루어져 offset과 외부 바이어스를 필요로 하지 않는다. 또한 작은 온도 변화에도 그 감도와 응답성이 높고, 출력신호가 커서 증폭기 등이 불필요한 장점을 지니고 있다. 특히 초전형 센서가 상온에서도 기판에 대한 열 확산을 제어해야 하는 문제점을 갖는 반면, 열전박막형 적외선 센서는 고온에서도 안정된 출력 신호를 얻을 수 있어 그 활용 온도 범위가 크게 확대될 것으로 기대된다. 본 실험에서는 우수한 열전특성을 갖는 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 얻기 위해 열팽창계수가 작고 알칼리 원소가 0.3% 이하로 포함되어 있는 corning glass(# 7059)를 기판으로 사용하였다. 또한 최적의 열전특성을 나타내는 조성을 실험적으로 구하기 위해 (Bi0.2Sbx)2Te3 조성의 합금 타？ 위에 Bi2Te3 및 Sb2Te3 chip을 올려놓고 그 면적을 변화시켜 다양한 조성의 열전박막을 증착하였다. 열전박막의 증착시 산화와 오염에 의한 열전특성 변화를 최소화하기 위해 초기진공도를 1$\times$10-6 Torr로 하였으며, Ar 가스를 흘려주어 2$\times$102 Torr 의 증착진공도를 유지하였다. 열전박막을 증착하기 전에 기판을 10분간 200W의 출력으로 RF 처리하였으며, 30$0^{\circ}C$에서 33 /sec의 속도로 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 증착하였다. 이와 같이 제조된 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 미세구조를 SEM으로 관찰하고 EDS로 조성을 분석하였으며, XRD를 이용하여 결정성을 관찰하였다. 또한 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 Seebeeck 계수 및 전기비저항을 측정하고 증착된 박막조성, 결정상, 미세구조와 열전특성간의 상관관계를 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.304.2-304.2
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• 2014

Chalcogenides (Te,Se) and pnictogens(Bi,Sb) materials have been widely investigated as thermoelectric materials. Especially, Bi2Te3 (Bismuth telluride) compound thermoelectric materials in thin film and nanowires are known to have the highest thermoelectric figure of merit ZT at room temperature. Currently, the thermoelectric material research is mostly driven in two directions: (1) enhancing the Seebeck coefficient, electrical conductivity using quantum confinement effects and (2) decreasing thermal conductivity using phonon scattering effect. Herein we demonstrated influence of annealing temperature on structural and thermoelectrical properties of Bismuth-telluride-selenide ternary compound thin film. Te-rich Bismuth-telluride-selenide ternary compound thin film prepared co-deposited by thermal evaporation techniques. After annealing treatment, co-deposited thin film was transformed amorphous phase to Bi2Te3-Bi2Te2Se1 polycrystalline thin film. In the experiment, to investigate the structural and thermoelectric characteristics of Bi2Te3-i2Te2Se1 films, we measured Rutherford Backscattering spectrometry (RBS), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Scanning eletron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM), Seebeck coefficient measurement and Hall measurement. After annealing treatment, electrical conductivity and Seebeck coefficient was increased by defect states dominated by selenium vacant sites. These charged selenium vacancies behave as electron donors, resulting in carrier concentration was increased. Moreover, Thermal conductivity was significantly decreased because phonon scattering was enhanced through the grain boundary in Bi2Te3-Bi2Te2Se1 polycrystalline compound. As a result, The enhancement of thermoelectric figure-of-merit could be obtained by optimal annealing treatment.

• 한국지구과학회지
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• 제22권3호
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• pp.208-222
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• 2001

이 연구는 전남 광양광산과 그 주변의 하천에 형성되어 있는 부유성 비정질 퇴적물의 지구화학적 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 부유성 비정질 퇴적물의 주요성분은 Fe$_2$O$_3$이며, Fe$_2$O$_3$의 함량은 17.9${\cdot}$72.3wt.% 범위로 나타난다. Fe함량이 증가하면 Si, Al, Mg, Na, K, Mn 및 Ti 함량이 감소하며 Te, Au, Ga, Bi, Cd, Hg, Sb, 및 Se등의 함량은 증가한다. 하상 침전물인 비정질 퇴적물에는 As(최대 54.9ppm), Bi(최대 3.77ppm), Cd(최대 3.65ppm), Hg(최대64ppm), Sb(최대 10.1ppm), Cu (최대 37.1ppm), Mo(최대 8.86ppm), Pb(최대 9.45ppm) 및 Zn(최대 29.7ppm) 등의 중금속원소가 농집되어 있다. 황갈색 침전물에는 Au(최대 4.40ppm)와 Ag(최대 0.24ppm) 함량이 매우 높게 나타나며, Au함량은 하천의 상류지역에 높은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 감소한다. 반면에 Ag 함량은 상류지역의 하천에 낮은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 증가하여 나타난다. XRD분석에서 하상의 황갈색 침전물은 X-선회절선이 뚜렷하지 않은 비정질이거나 결정도가 미약한 철수산화물로 밝혀졌으며, 석영, 침철석, 고령토, 일라이트 등이 관찰된다. IR분석에서 비정질 하상 퇴적물은 OH기, H$_2$O, SO$_4$ 및 Fe-O 기에 의한 흡수밴드가 관찰된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권2호
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• pp.108-114
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• 2017

We fabricate fine (<$20{\mu}m$) powders of $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_3$ alloys using a large-scale production method and subsequently consolidate them at temperatures of 573, 623, and 673 K using a spark plasma sintering process. The microstructure, mechanical properties, and thermoelectric properties are investigated for each sintering temperature. The microstructural features of both the powders and bulks are characterized by scanning electron microscopy, and the crystal structures are analyzed by X-ray diffraction analysis. The grain size increases with increasing sintering temperature from 573 to 673 K. In addition, the mechanical properties increase significantly with decreasing sintering temperature owing to an increase in grain boundaries. The results indicate that the electrical conductivity and Seebeck coefficient ($217{\mu}V/K$) of the sample sintered at 673 K increase simultaneously owing to decreased carrier concentration and increased mobility. As a result, a high ZT value of 0.92 at 300 K is achieved. According to the results, a sintering temperature of 673 K is preferable for consolidation of fine (<$20{\mu}m$) powders.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권2호
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• pp.115-121
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• 2017

In this work, p-type Bi-Sb-Te alloys powders are prepared using gas atomization, a mass production powder preparation method involving rapid solidification. To study the effect of the sintering temperature on the microstructure and thermoelectric properties, gas-atomized powders are consolidated at different temperatures (623, 703, and 743 K) using spark plasma sintering. The crystal structures of the gas-atomized powders and sintered bulks are identified using an X-ray diffraction technique. Texture analysis by electron backscatter diffraction reveals that the grains are randomly oriented in the entire matrix, and no preferred orientation in any unique direction is observed. The hardness values decrease with increasing sintering temperature owing to a decrease in grain size. The conductivity increases gradually with increasing sintering temperature, whereas the Seebeck coefficient decreases owing to increases in the carrier mobility with grain size. The lowest thermal conductivity is obtained for the bulk sintered at a low temperature (603 K), mainly because of its fine-grained microstructure. A peak ZT of 1.06 is achieved for the sample sintered at 703 K owing to its moderate electrical conductivity and sustainable thermal conductivity.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.178-178
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• 2008

초소형 박막의 열전 발전모듈은 작은 부피와 한번 설치시 교체없이 지속적인 전원공급으로 소형의 센서 노드에 전원으로 각광 받고 있다. 이에 본 논문에서는 In Plane방식의 PIN Junction의 박막형 열전소자를 제작하여 보았다. 열전 박막인 P-type의 $BiSbTe_3$와 N-type의 $Bi_2Te_3$은 (001)GaAs 기판에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapour Deposition)방식으로 성장하였으며 전극으로는 E-Beam Evaporator를 이용하여 금(Au), 알루미늄(Al)을 사용하였다. 열전박막의 두께는 MOCVD의 성장시간과 온도 MO-x 가스의 압력으로 조절하여 주었다. 제작결과 1Pairs 당 약 $63{\mu}V$/K을 나타내었다.