Abstract
Thermoelectric properties of Bi$_{2}$(Te$_{1-x}$Se$_{ x}$)$_{3}$(0.05$\leq$x$\leq$0.25) prepared by mechanical alloying and hot pressing, were investigated. Contrary to the p-type behavior of single crystals, the hot-pressed Bi$_{2}$(Te$_{1-x}$Se$_{ x}$)$_{3}$ exhibited ntype conduction without addition of donor dopant. When $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$powders were annealed in (50% $H_2$ + 50% Ar) atmosphere, the hot-pressed specimen exhibited a positive Seebeck coefficient due to the reduction of the electron concentration by removal of the oxide layer on the powder surface and annealing-out of the excess Te vacancies. Among the Bi$_{2}$(Te$_{1-x}$Se$_{ x}$)$_{3}$fabricated by mechanical alloying and hot pressing, $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ exhibited a maximum figure-of-merit of 1.92 $\times$ $lO^{-3}$/K.
Bi$_{2}$(Te$_{1-x}$Se$_{ x}$)$_{3}$(0.05$\leq$x$\leq$0.25)합금분말을 기계적 합금화 공정으로 제조하여 가압소결 후, $Bi_{2}$Se$_{3}$함량에 따른 열전특성의 변화거동을 분석하였다. 기계적 합금화로 제조한 $ Bi_{2}$(Te$_{1-x}$ $Se_{x}$$_{3}$ 가압소결체는 단결정과는 달리 donor dopant의 첨가없이도 n형 전도를 나타내었다. $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ 합금분말을 (50%H$_{2}$+50% Ar)분위기 중에서 환원처리하여 가압소결시, 분말 효면의 산화층 제거와 과잉 Te 공격자의 소멸에 기인한 전자 농도의 감소로 p형으로 천이되었다. 기계적 합금화로 제조한 $ Bi_{2}$($Te_{1-x}$ $Se_{x}$$_{3}$가압소결체는 x=0.15조성에서 $1.92{\times}10^{-3}$ K의 최대 성능지수를 나타내었다.
