Т.Т. Магкоев1, Д.Г. Мустафаева2

1 Северо-Осетинский государственный университет (г. Владикавказ, Россия)

2 Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет) (г. Владикавказ, Россия)

1 t_magkoev@mail.ru, 2 dzhamilya79@yandex.ru

Постановка проблемы. К одним из наиболее распространенным в настоящее время термоэлектрическим материалам относятся неорганические соединения на основе халькогенидов металлов, в частности, халькогениды меди и серебра. Однако по причине сильной зависимости от собственной дефектности структур полупроводниковые соединения на основе халькогенидов металлов имеют большой разброс по кинетическим свойствам и высокие температуры роста материалов, а также тенденцию к самокомпенсации дефектов.

Цель. Исследовать зависимости ионной проводимости полупроводниковых соединений на основе халькогенидов металлов от температуры и дефектности по катионной подрешетке.

Результаты. Показано, что увеличение дефектности по катионной подрешетке приводит к уменьшению ионной проводимости в халькогенидах меди, а увеличение температуры, в свою очередь, приводит к повышению ионной проводимости, обусловленной изменением подвижности дефектов. Отмечено, что малая величина энергии активации указывает на сильную собственную разупорядоченность катионной части решетки. Указано, что в халькогенидах меди наличие прыжковой проводимости при небольших отклонениях от стехиометрии поясняется за счет компенсации и большой концентрации вакансий. Описано, что в этих условиях такая энергия является энергией активации перемещения ионов меди по кристаллу, и практически все ионы металла вносят вклад в ионную электропроводность. Выявлено, что в полупроводниковых соединениях на основе халькогенидов металлов с отклонением от стехиометрии энергия активации катионной проводимости не изменяется, поскольку дефекты, возникающие при этом, не вносят больших изменений ионной проводимости от температуры.

Практическая значимость. Изучение механизмов поведения носителей заряда и влияния дефектов на процессы проводимости в неорганических соединениях на основе халькогенидов металлов имеет важное значение, поскольку соединения обладают своеобразными особенностями неупорядоченных полупроводниковых систем.

Магкоев Т.Т., Мустафаева Д.Г. Влияние дефектов на процессы проводимости в халькогенидных полупроводниковых соединениях // Электромагнитные волны и электронные системы. 2024. Т. 29. № 3. С. 13−17. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202403-02

1. Zhang X., Zhao L.D. Thermoelectric Materials: Energy Conversion between Heat and Electricity // Journal of Materiomics. 2015. V. 1. № 2. P. 92–106. DOI 10.1016/j.jmat.2015.01.001.
2. Neeli G., Behara D.K., Kumar M.K. State of the Art Review on Thermoelectric Materials // International Journal of Science and Research. 2016. V. 5. № 10. P. 1833–1844. DOI 10.21275/ART20162476.
3. Patidar S. Applications of Thermoelectric Energy: A Review // International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. 2018. V. 6. № 5. P. 1992–1996. DOI 10.22214/ijraset.2018.5325.
4. Petsagkourakis I., Tybrandt K., Crispin X., Ohkubo I., Satoh N., Mori T. Thermoelectric materials and applications for energy harvesting power generation // Science and Technology of Advanced Materials. 2018. V. 19. № 1. P. 836–862. DOI 10.1080/ 14686996.2018.1530938.
5. Карыев Л.Г., Кочергина Ю.А., Мексичев О.А., Федоров В.А., Манухина Д.В. Моделирование состояния поверхностей ионных кристаллов, формируемого термоэлектрическим воздействием // Наукоемкие технологии. 2012. Т. 13. № 4. С. 23–29.
6. Глазов В.М., Бурханов А.С. Особенности характера температурной зависимости проводимости в расплавах систем, образованных одноименными халькогенидами меди и серебра // Физика и техника полупроводников. 1985. Т. 19. № 6. С. 1070–1074.
7. Полупроводниковые халькогениды, сплавы на их основе / Под ред. Н.Х. Абрикосова. М.: Наука, 1975. 220 с.
8. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979. 416 с.
9. Мотт Н., Девис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир, 1974. 472 с.
10. Pollak M., Ceballe T. Low Frequency Conductivity Due to Hopping Processes in Silicon // Physical Review Journals Archive. 1961. V. 122. № 6. P. 1742–1753.
11. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. М.: Металлургия, 1973. 496 с.
12. Мустафаева Д.Г. Процессы проводимости в неорганических соединениях на основе халькогенидов металлов // Сборник статей XI Всерос. науч.-практич. конф. «Нанотехнологии: Образование, наука, инновации». Курск. 2020. С. 74–78.