Band convergence is known to be effective in improving thermoelectric performance by increasing the Seebeck coefficient without significantly reducing electrical conductivity. Decoupling of the Seebeck coefficient and electrical conductivity in converged bands is the key requirement. Yet, the degree of decoupling depends on the band parameters of the converging bands. Herein, we report theoretical transport properties of two valence bands as their energy difference changes from 0.25 eV to 0 eV. In order to demonstrate the effect of band parameters in transport, we first conducted calculations for the case where the two bands have the same parameters. Then, we conducted the same calculation by doubling the density-of-states effective mass of one valence band. Given that there are two bands, each band's effective mass was doubled one at a time while the other band's effective mass remained constant. We found that the decoupling was strongest when the bands participating in convergence had the same band parameters.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
/
v.22
no.3
/
pp.13-19
/
2021
This study examined the effects of stacking faults on the thermoelectric properties for n-type SiC semiconductors. Porous SiC semiconductors with 30~42 % porosity were fabricated by the heat treatment of pressed -SiC powder compacts at 1600~2100 ℃ for 20~120 min in an N2 atmosphere. XRD was performed to examine the stacking faults, lattice strain, and precise lattice parameters of the specimens. The porosity and surface area were analyzed, and SEM, TEM, and HRTEM were carried out to examine the microstructure. The electrical conductivity and the Seebeck coefficient were measured at 550~900 ℃ in an Ar atmosphere. The electrical conductivity increased with increasing heat treatment temperature and time, which might be due to an increase in carrier concentration and improvement in grain-to-grain connectivity. The Seebeck coefficients were negative due to nitrogen behaving as a donor, and their absolute values also increased with increasing heat treatment temperature and time. This might be due to a decrease in stacking fault density, i.e., a decrease in stacking fault density accompanied by grain growth and crystallite growth must have increased the phonon mean free path, enhancing the phonon-drag effect, leading to a larger Seebeck coefficient.
In order to investigate the thermoelectric properties of $Zn_{k}$$In_2$$O_{ 3+k}$ homologous compounds, the samples of $Zn_{k}$ /$In_2$$O_{3+k}$ / (k = integer between 1 and 9) were prepared by calcining the mixed powders of ZnO and $In_2$$O_3$fellowed by sintering at 1823 K for 2 hours in air, and their electrical conductivities and Seebeck coefficients were measured as a function of temperature in the range of 500 K to 1150 K. X-ray diffraction analysis of the sintered samples clarified that single-phase specimens were obtained for $Zn_{k} /$In_2$$O_{3+k}$ with k = 3, 4, 5, 7, 8, 9. Electrical conductivity of the $Zn_{k}$$In_2$$O_{3+k}$ / decreased with increasing temperature, and decreased with increasing k for k $\geq$ 3. The Seebeck coefficient was negative at all the temperatures for all compositions, confirming that $Zn_{k}$$In_2$$O_{3+k}$ / is an n-type semiconductor. Absolute values of the Seebeck coefficient increased linearly with increasing temperature and increased with increasing k for k $\geq$ 3. The temperature dependence of the Seebeck coefficient indicated that Z $n_{k}$I $n_2$$O_{3+k}$ could be treated as an extrinsic degenerate semiconductor. Figure-of-merits of Z $n_{k}$I $n_2$$O_{3+k}$ were evaluated from the measured electrical conductivity and Seebeck coefficient, and the reported thermal conductivity. Z $n_{7}$ I $n_2$$O_{10}$ has the largest figure-of-merit over all the temperatures, and its highest value was $1.5{\times}$10$^{-4}$$K^{-1}$ at 1145 K.5 K.
P-type $Bi_{0.5}$$Sb_{1.5}$$Te_3$ thin films were deposited by the flash evaporation technique, and their thermoelectric properties and electronic transport parameters were investigated. The effective mean free path model was adopted to examine the thickness effect on the thermoelectric properties. Annealing effects on the carrier concentration and mobility were also studied, and their variations were analyzed in conjunction with the antisite defects. Seebeck coefficient and electrical resistivity versus inverse thickness showed a linear relationship, and the effective mean free path was found to be 3150$\AA$. No phase transformation and composition change were observed after annealing treatment, but carrier mobility increased due to grain growth. Carrier concentration decreased considerably due to reduction of the antisite defects, so that electrical conductivity decreased and Seebeck coefficient increased. When annealed at 473 K for 1 hr, Seebeck coefficient and electrical conductivity were $160\mu$V/K and 610 $W^{-1}$$cm^{ -1}$, respectively. Therefore, the thermoelectric quality factor were also enhanced to be $16\mu$W/cm $K^2$.>.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
/
v.37
no.8
/
pp.961-966
/
2013
A coupled governing equation of thermoelectric materials can be converted into an uncoupled form to predict the effective Seebeck coefficient of thermoelectric composites, where modified Eshelby model is adopted. The predicted results by the present approach for serial- and parallel-connected composites and composite with spherical inclusions are compared with theoretical and experimental results from literatures to be justified. It is shown that the predictions by the theoretical approaches coincide exactly and show in good agreement with the experiments.
Porous SiC ceramics were proposed to be promising materials for high-temperature thermoelectric energy conversion. Throughthe thermoelectric property measurements and microstructure observations on the porous alpha SiC and the mixture of $\alpha$-and $\beta$-SiC, it was experimentally clarified that elimination of stacking faults and twin boundaries by grain growth is effective to increase the seebeck coefficient and increasing content of $\alpha$-SiC gives rise to lower electrical conductivity. Furthermore, the effects of additives on the thermoelectric properties of 6H-SiC ceramics were also studied. The electrical conductivity and the seebeck coefficient were measured at 35$0^{\circ}C$ to 105$0^{\circ}C$ in argon atmospehre. The thermoelectric conversion efficiency of $\alpha$-SiC ceramics was lower than that of $\beta$-SiC ceramics. The phase homogeneity would be needed to improve the seebeck coefficient and electrical conductivity decreased with increasing the content of $\alpha$-phase. In the case of B addition, XRD analysis showed that the phase transformation did not occur during sintering. On the other hand, AlN addiiton enhanced the reverse phase transformation from 6H-SiC to 4H-SiC, and this phenomenon had a great effect upon the electrical conductivity.
Microelectromechanical systems (MEMS)-fabricated suspended devices were used to measure the in-plane electrical conductivity, Seebeck coefficient, and thermal conductivity of 304 nm and 516 nm thick InGaAlAs films with 0.3% ErAs nanoparticle inclusions by volume. The suspended device allows comprehensive thermoelectric property measurements from a single thin film or nanowire sample. Both thin film samples have identical material compositions and the sole difference is in the sample thickness. The measured Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity were all larger in magnitude for the thicker sample. While the relative change in values was dependent on the temperature, the thermal conductivity demonstrated the largest decrease for the thinner sample in the measurement temperature range of 325 K to 425 K. This could be a result of the increased phonon scattering due to the surface defects and included ErAs nanoparticles. Similar to the results from other material systems, the combination of the measured data resulted in higher values of the thermoelectric figure of merit (ZT) for the thinner sample; this result supports the theory that the reduced dimensionality, such as in twodimensional thin films or one-dimensional nanowires, can enhance the thermoelectric figure of merit compared with bulk threedimensional materials. The results strengthen and provide a possible direction in locating and optimizing thermoelectric materials for energy applications.
Thermoelectric conversion properties of commercial Fe-Si2 and Fe-Si alloy ingots prepared by RF inductive furnace were investigated. As sintering temperature increased, density of the specimen increased and the phase transformation from metallic phases ($\varepsilon$-FeSi, ${\alpha}$-Fe2Si5) to semiconducting phase (${\beta}$-FeSi2) occurred more effectively. The FeSi phase was detected even after 100hrs of annealing treatment. For the Fesi1.95∼FeSi2.05 specimens prepared by RF inductive furnace, the thermoelectric property improved as the composition of the specimen approached to stoichiometric composition FeSi2. Electrical conductivity of the specimen increased with increasing temperatures showing typical semiconducting behavior. From the electrical conductivity measurements, activation energy in the intrinsic region (above about 700 K) was calculated to be approximately 0.46 eV. In spite of non-doping, the Seebeck coefficient for every specimen exhibited p-type conduction due to Si deficiency. Its maximum value was located at about 475 K, and then decreased abruptly with increasing temperatures. The power factor was governed by the Seebeck coefficient of the specimen more significantly than by electrical conductivity.
The thermoelectric and transport properties of Ti-doped FeVSb half-Heusler alloys were studied in this study. $FeV_{1-x}Ti_xSb$ (0.1 < x < 0.5) half-Heusler alloys were synthesized by mechanical alloying process and subsequent vacuum hot pressing. After vacuum hot pressing, a near singe phase with a small fraction of second phase was obtained in this experiment. Investigation of microstructure revealed that both grain and particle sizes were decreased on doping which would influence on thermal conductivity. No foreign elements pick up from the vial was seen during milling process. Thermoelectric properties were investigated as a function of temperature and doping level. The absolute value of Seebeck coefficient showed transition from negative to positive with increasing doping concentrations ($x{\geq}0.3$). Electrical conductivity, Seebeck coefficient and power factor increased with the increasing amount of Ti contents. The lattice thermal conductivity decreased considerably, possibly due to the mass disorder and grain boundary scattering. All of these turned out to increase in power factor significantly. As a result, the thermoelectric figure of merit increased comprehensively with Ti doping for this experiment, resulting in maximum thermoelectric figure of merit for $FeV_{0.7}Ti_{0.3}Sb$ at 658 K.
The effect of A1$_4$C$_3$ additive on the thermoelectric properties of SiC ceramics were studied. Porous SiC ceramics with 47∼59% relative density were fabricated by sintering the pressed $\alpha$-SiC powder compacts with A1$_4$C$_3$at 2100∼220$0^{\circ}C$ for 3 h in Ar atmosphere. Crystalline phases of the sintered bodies were identified by powder X-Ray Diffraction (XRD) and their microstructures were observed with a Scanning Electron Microscope (SEM). In the case of A1$_4$C$_3$ addition, the phase transformation of 6H-SiC to 4H-SiC could be observed during sintering. The Seebeck coefficient and electrical conductivity were measured at 550∼95$0^{\circ}C$ in Ar atmosphere. In the case of undoped specimens, the Seebeck coefficients were positive (p-type semiconducting) possibly due to a dominant effect of the acceptor impurities (Al, Fe) contained in the starting powder and electrical conductivity increased as increasing sintering temperature. Electrical conductivity of A1$_4$C$_3$doped specimen is larger than that of undoped specimen under the same condition, which might be due to the reverse phase transformation and increasing of carrier density. And the Seebeck coefficient of A1$_4$C$_3$ doped specimen is also larger than that of undoped specimen. The density of specimen, the amount of addition and sintering atmosphere had significant effects on the thermoelectric property.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.