분말 열간압축공정을 이용한 Mg3Sb2의 합성 및 열전특성 = Fabrication and Thermoelectric Properties of Mg3Sb2 Processed by Hot Pressing

국문 초록 (Abstract)

Mg3Sb2는 고유한 낮은 열 전도도를 가지는 잘 알려진 2족-5족 진틀(zintle) 반도체로, 이로 인해 높은 평가를 받는 열전재료이다. 이 연구에서는 화학양론적 원소들의 shot 혼합체를 용융/응고한 후 분쇄하여 미분말로 만든 다음, 진공열간압축성형을 통해 화합물을 합성하였다. 모든 과정은 통제된 비활성 분위기에서 진행되었다. 공정중 Mg의 증발을 보상하여, 단일상 Mg3Sb2를 얻기 위해 12 at.%의 과잉 Mg를 첨가하였다. 과잉 Mg의 첨가로인해 단일상 Mg3Sb2의 형성을 확인할 수 있었다. 합성된 물질의 Seebeck 계수, 전기전도도 및 열전도도와 같은열전기적 특성을 평가하였으며, 유사한 물질에 대한 유사 연구와 비교 분석하였다. 본 연구 결과는 Mg3Sb2의 우수한 열전기적 특성을 보여주었으며, 낮은 열 전도도가 성능 향상에 기여한 것으로 추정되었다. Seebeck 계수와전기 전도도는 비슷한 물질에 대한 문헌에 보고된 값들과 비교 가능한 수준을 나타내었으며, 열 전도도는 크게 감소하여 Mg3Sb2의 효율적인 열전기 재료로의 잠재력을 시사하고 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Mg3Sb2 is a known group II-V Zintl semiconductor. This compound is a well-established thermoelectric material due to its intrinsic low thermal conductivity. Melting of elemental shots for the compound formation, followed by pulverizing and vacuum hot pressing, was carried out in a controlled inert atmosphere to synthesize the compound. In order to compensate amount of Mg sublimation during process, excessive Mg were considered to get single phase Mg3Sb2. Single phase Mg3Sb2 was found after addition of 12 at. % excess of Mg. The thermoelectric properties in terms of Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity were evaluated and the results were discussed and compared with the analogue studies.

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