Abstract
Thermoelectric properties of the $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ alloy, prepared by mechanical alloying and hot pressing, were investigated with the variation of the hot-pressing temperature ranging from $300^{\circ}C$ to $550^{\circ}C$. Contrary to the p-type behavior of single crystal, the hot-pressed $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ alloy exhibited n-type conduction without addition of donor dopant. When the $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ powders were annealed in $(50{\%}\;H_2+50{\%}\;Ar)$ atmosphere, the hot-pressed specimens 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. Figure-of-merit of the hot-pressed $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ alloy was improved by hot pressing at temperatures above $450^{\circ}C$, and the maximum value of $1.92{\times}10^{-3}/K$ was obtained for the specimen hot-pressed at $550^{\circ}C$.
기계적 합금화 공정을 이용하여 제조한 $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ 가압소결체의 가압소결온도에 따른 열전특성을 분석하였다. $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})_3$ 가압소결체는 $300^{\circ}C$에서 $550^{\circ}C$ 범위의 가압소결온도에 무관하게 n형 전도를 나타내었다. $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})$ 합금분말을 (50% $H_2+50%$ Ar) 분위기에서 환원처리시, 분말 표면의 산화층 제거 및 과잉 Te 공격자의 소멸에 기인한 전자 농도의 감소로 가압소결체의 Seebeck 계수가 양의 값으로 변화하였다. $450^{\circ}C$ 이상의 온도에서 가압소결시 가압소결온도의 증가에 따라 $Bi_2(Te_{0.85}Se_{0.15})$ 합금의 성능지수가 증가하였으며, $550^{\circ}C$에서 가압소결시 $1.92{\times}10^{-3}/K$의 최대성능지수를 얻을 수 있었다.
