• Title/Summary/Keyword: BiTe

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Fabrication and Characterization of Thermoelectric Thick Film by Using Bi-Te-Sb Powders

  • Yu, Ji-Hun;Bae, Seung-Chul;Ha, Gook-Hyun;Kim, Ook-Jung;Lee, Gil-Gun
    • Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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    • 2006.09a
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    • pp.430-431
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    • 2006

  • Thermoelectric thick film was fabricated by screen printing process with using p-type Bi-Te-Sb powders. The powder was synthesized by melting, milling and sintering process and hydrogen reduced to enhance the thermoelectric property. The thick film of Bi-Te-Sb powder was fabricated by screen printing method and baked at the optimized conditions. The thermal conductivity, the electrical resistivity and Seeback coefficient of thick film were measured and the thermoelectric performance was analyzed in terms of film characteristics and its microstructure. Finally, the feasibility of thermoelectric thick film into micro cooling device on CPU chip was discussed in this study.

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Thermoelectric Properties and Crystallization of $(Bi1-xSbx)_2Te_3 $ Thin Films Prepared by Magenetron Sputtering Process (마그네트론 스퍼터링법으로 제조한 $(Bi1-xSbx)_2Te_3 $박막의 결정성과 열전특성)

  • 연대중;오태성
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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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.

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Thermoelectric Properties of n-type 90%$Bi_{2}Te_{3}+10% Bi_{2}Se_{3}$ Materials Prepared by Rapid Solidification Process and Hot Pressing (급속응고기술에 의한 n-type 90%$Bi_{2}Te_{3}+10% Bi_{2}Se_{3}$ 열간압축제의 열전특성)

  • 김익수
    • Journal of Powder Materials
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    • v.3 no.4
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    • pp.253-259
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    • 1996

  • The efficiency of thermoelectric devices for different applications is known to depend on the thermoelectric effectiveness of the material which tends to grow with the increase of its chemical homogeneity. Thus an important goal for thermal devices is to obtain chemically homogeneous solid solutions. In this work, the new process with rapid solidification (melt spinning method) followed by hot pressing was investigated to produce homogeneous material. Characteristics of the material were examined with HRD, SEM, EPMA-line scan and bending test. Property variations of the materials were investigated as a function of variables, such as dopant ${CdCl}_{2}$ quantity and hot pressing temperature. Quenched ribbons are very brittle and consist of homogeneous $Bi_2Te_3$, ${Bi}_{2}{Se}_{3}$ solid solutions. When the process parameters were optimized, the maximum figure of merit was 2.038$\times$$10^{-3}K^{-4}. The bending strength of the material hot pressed at 50$0^{\circ}C$ was 8.2 kgf/${mm}^2$.

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Preparation of Bismuth Telluride Thin Films using RF magnetron sputtering and Study on Their Thermoelectric Properties (RF 마그네트론 스퍼터링을 이용한 Bismuth Telluride 박막의 제조와 그 열전 특성 연구)

  • Kim, Dong-Ho;Lee, Gun-Hwan
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.14 no.4
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    • pp.215-221
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    • 2005

  • Thermoelectric bismuth telluride thin films were prepared on $SiO_{2}$/Si substrate with co-sputtering of bismuth and tellurium targets. The effects of deposition temperature on surface morphology, crystallinity and electrical transport properties were investigated. Hexagonal crystallites were clearly visible at the surface of films deposited above $290 ^{\circ}C$. Change of dominant phase from rhombohedral $Bi_2Te_3$ to hexagonal BiTe was confirmed with X-ray diffraction analysis. The deviation from stoichiometric composition at high deposition temperature resulted in the change of structural and electrical characteristics. Seebeck coefficients of all samples have negative value, indicating the prepared $Bi_XTe_Y$ films are n-type thermoelectric. Optimum of Seebeck coefficient and power factor were obtained at the deposition temperature of $225 \^{circ}$C (about -55 $\mu$V/K and $3\times10^{-4}$ W/$k^{2}$m, respectively). Deterioration of thermoelectric properties at higher temperature.

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