Präparative Untersuchung an Thermoelektrischen Materialien

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	2 December 2015
Referee:	Prof. Dr. Arno Pfitzner
Date of exam:	26 September 2014
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Anorganische Chemie > Chair Prof. Dr. Arno Pfitzner
Keywords:	Thermoelektrische Materialien, Präparation, Untersuchungen
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	30984

Abstract (German)

In dieser Arbeit wurde die Synthese und die thermoelektrischen (TE) Eigenschaften einer neuen Klasse von ternären Verbindungen der Form M2Si2Te6, mit M = Bi, Sb, und In vorgestellt. Die notwendigen Messungen zur Bestimmung des Gütefaktors (ZT) dieser Verbindungen wurden im Rahmen einer Kollaboration im Arbeitskreis von Herrn Prof. Dr. Juri Grin am Max-Planck Institut für chemische Physik fester ...

Abstract (German)

In dieser Arbeit wurde die Synthese und die thermoelektrischen (TE) Eigenschaften einer neuen Klasse von ternären Verbindungen der Form M2Si2Te6, mit M = Bi, Sb, und In vorgestellt. Die notwendigen Messungen zur Bestimmung des Gütefaktors (ZT) dieser Verbindungen wurden im Rahmen einer Kollaboration im Arbeitskreis von Herrn Prof. Dr. Juri Grin am Max-Planck Institut für chemische Physik fester Stoffe in Dresden durchgeführt. Zur Synthese wurde von zwei Randverbindungen, nämlich Bi2Si2Te6 und Sb2Si2Te6 ausgegangen, wobei die letztere erstmals in dieser Arbeit präsentiert wird. Beide Verbindungen haben ZT-Werte zwischen 0.1 und 0.8 (600K). Weiterhin wurden M→ Pb Substitutionen an diesen Verbindungen durchgeführt, um den Einfluss von Pb auf die TE-Eigenschaften zu untersuchen. Pb sorgt bei Sb2Si2Te6 für eine erhebliche Reduktion des Seebeck Koeffizienten. Im Falle von Bi2Si2Te6 dagegen wird eine deutliche Reduktion des spezifischen Widerstandes beobachtet, was zu einer Erhöhung des ZT-Wertes führt. Es wurden zusätzlich M→ In Substitutionen durchgeführt, was insgesamt die TE-Eigenschaften der Verbindungen eher verschlechtert hat. Insgesamt wurden im Rahmen dieser Arbeit die besten thermoelektrischen Eigenschaften bei der Mischung von Sb und Bi in (Bi/Sb)2Si2Te6 erzielt. Für die Zusammensetzung mit einem Bi:Sb Verhältnis von 0.4:1.6 konnte einen ZT-Wert von ca 0.8 bei 450K (sogar knapp 1.0 bei 600K) ermittelt werden. Es wurden nicht alle synthetisierten Mischkristalle dieser Arbeit auf ihre TE-Eigenschaften untersucht. Man kann jedoch einen klaren und vielversprechenden Trend der Daten erkennen und somit die Forschung an dieser neuen und interessanten Klasse von Verbindungen fortsetzen.

Translation of the abstract (English)

In this work, the synthesis and thermoelectric (TE) properties of a new class of ternary compounds of the form M2Si2Te6, with M = Bi, Sb, and In, is presented. The measurements of the Figure of Merit (ZT) of these compounds were carried out in collaboration with the group of Prof. Dr. Juri Grin at the „Max-Planck Institut für chemische Physik fester Stoffe“ in Dresden. For the synthesis, the two ...

Translation of the abstract (English)

In this work, the synthesis and thermoelectric (TE) properties of a new class of ternary compounds of the form M2Si2Te6, with M = Bi, Sb, and In, is presented. The measurements of the Figure of Merit (ZT) of these compounds were carried out in collaboration with the group of Prof. Dr. Juri Grin at the „Max-Planck Institut für chemische Physik fester Stoffe“ in Dresden. For the synthesis, the two main compounds, namely Bi2Si2Te6 and Sb2Si2Te6, were used as the starting materials, where the latter is presented in this work for the first time. Both compounds show ZT values between 0.1 and 0.8 at (600K). In addition, M→ Pb substituted compounds were synthetised to investigate the influence of Pb on the thermoelectric properties. For the case of Sb2Si2Te6, Pb causes a huge reduction of the Seebeck coefficient. For Bi2Si2Te6 on the other hand, Pb leads to a decrease in the electric resistivity and thus increase in the ZT values. In addition, M→ In substitutions were also investigated. Here, no clear improvement on the TE properties of the resulting compounds could be observed. Overall, the best results obtained in this work were obtained for a mixture of Sb and Bi in (Bi/Sb)2Si2Te6 . For the mixture with a Bi:Sb ratio of 0.4:1.6, we could determine a ZT value of about 0.8 at 450K (even almost 1.0 at 600K). Unfortunately not all the synthetized compounds have been investigated for their possible thermoelectric properties. Nevertheless, one can observe a clear and promising trend of data which motivated further research on this new and interesting class of compounds.

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