Abstract
In an effort to increase the thermoelectric figure of merit by reducing the thermal conductivity, the unidirectionally solidified n-type (Bi, Pb)-Te based alloys which form a $Bi_{2}Te_{3}-PbBi_{4}Te_{7}$eutectic lamellar structure were investigated with the microstructural control at various solidification conditions. PbBi_{4}Te_{7}$ lamellae were grown on cleavage plane(0001) of $Bi_{2}Te_{3}$ and the interlamellar spacing decreased from 10.4 $\mu \textrm{m}$to 3.2$\mu \textrm{m}$ with growth velocity variation from 1.4 \times 10^{-4}$cm/sec to $8.3 \times 10^{-4}$cm/sec. Seebeck coefficient was constant, $\mid$$\alpha$$\mid$=29 $\mu$ V/K regardless of growth direction, growth velocity and temperature gradient. Electrical conductivity showed a tendency to decrease slightly with growth velocity and it parallel to growth direction was about three times as large as perpendicular direction. The figures of merit were varied differently from Seebeck coefficients and electrical conductivities depending on the growth direction, growth velocity and temperature gradients. They showed the relative increase in case of perpendicular direction compared with parallel to growth direction. It is believed to be due to the reduction of the thermal conductivity according to decrease of the interlamellar spacing.
$Bi_{2}Te_{3}$와 PbTe의 혼합물에서 $Bi_{2}Te_{3}-PbBi_{4}Te_{7}$의 공정조직이 형성됨을 이용, 제2상의 미세조직 제어로 열전도도의 감소에 따른 성능지수 향상을 목적하여 여러 조건에서 제조된 n-type(Bi, Pb)-Te계 공정조성 일방향 응고재의 열전특성을 조사하였다. 일방향응고시 공정상 PbBi_{4}Te_{7}$이 $Bi_{2}Te_{3}$의 벽개면(0001)을 따라 lamellar 형태로 성장하였으며, 성장속도가 1.4 \times 10^{-4}$cm/sec에서 $8.3 \times 10^{-4}$cm/sec로 증가됨에 따라 4PbBi_[4]Te_{7}$의 상간격은 10.4 $\mu \textrm{m}$에서 3.2$\mu \textrm{m}$로 감소되었다. Seeback계수는 성장방향 및 성장속도와 온도구배에는 관계없이 약 $\mid$$\alpha$$\mid$=29 $\mu$ V/K일정하였다. 전기전도도는 성장속도에 따라 약간 감소하는 경향을 보였고 성장방향에 평행한 경우가 수직한 경우보다 약 3배 정도 컸다. 성능지수는 성장방향과 성장속도 및 온도구배에 따라 약간씩 변화를 보였다. 수직한 경우가 평행한 경우에 비해 상대적으로 증가하는 경향을 나타내었는데 이는 lamellar 간격이 줄어듦에 따른 열전도도의 감속에서 비롯된 것으로 분석되었다.