| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 가을 (11/10 ~ 11/11, 한양대학교) |
| 권호 | 11권 2호 |
| 발표분야 | 에너지환경재료 |
| 제목 | Zn4Sb3의 열전특성에 미치는 Zn 함량의 영향 |
| 초록 | Zn4Sb3 금속간화합물은 온도에 따라 3가지의 구조적으로 다른 상을 갖는 것으로 알려져 있고, 이들 중 263K~765K에서 안정한 β-Zn4Sb3은 p형 반도체 특성을 보이며 상온에서 0.65Wm-1K-1 정도의 매우 낮은 열전도도를 갖는 것으로 알려져 있다. 분말야금법으로 제조한 Zn4Sb3 화합물은 무차원 성능지수 ZT가 673K 부근에서 1.3 정도로 높아 300~700K의 중온영역에서 열전발전에 사용할 수 있는 새로운 고효율 열전반도체로 기대된다. 최근 결정학적 연구에 의하면 이상적인 β-Zn4Sb3 구조의 단위 격자의 조성은 Zn36Sb30에 상당하고, 이것은 평균 조성 Zn4Sb3로부터 상당한 편차가 있다. 한편 저온 안정상인 α-Zn4Sb3의 조성은 Zn13Sb10(Zn3.9Sb3)이고, α상과 β상의 가역적 질서-무질서 변태를 고려할 때 β-Zn4Sb3의 조성은 Zn13Sb10에 해당한다고 밝혀졌다. 따라서 β-Zn4Sb3의 열전특성 향상을 위한 연구를 위해서는 지금까지 알려져 온 β-Zn4Sb3의 화학량론에서 벗어난 조성에 대해 Zn 함량에 따른 열전특성을 자세히 조사․분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 Zn4-xSb3에서 x를 0.5까지 달리하여 열전특성에 미치는 Zn 함량의 영향을 분석하였다. Zn4-xSb3에서 Zn 함량을 조절하여 석영관에 진공봉입하고 1173K에서 1시간 용해한 후, 수직 Bridgeman 법을 이용하여 973K에서 5㎜/hr의 응고속도로 방향성 응고시켜 직경 10㎜의 응고재를 얻었다. 완전한 단상 β-Zn4Sb3을 얻기 위해 673K에서 24시간 균질화 열처리를 행하였다. X선 회절법으로 생성상을 확인하였고, 전체적인 조성을 EPMA로 분석하였다. 상온에서 600K 범위에서 Seebeck 계수(α), 전기전도도(σ)과 열전도도(κ)를 각기 일정 온도구배법과 4 단자법, Laser flash 법으로 측정하였다. 이들 측정값으로부터 power factor(=α2σ)와 성능지수(Z=α2/ σκ-1 )를 계산하였다. 감사의 글 본 연구는 산업자원부의 지역협력연구센터사업의 지원에 의해 수행되었습니다. |
| 저자 | 최현구1, 장경욱1, 김일호2 |
| 소속 | 1한서대, 2충주대 |
| 키워드 | β-Zn4Sb3; 열전특성; Zn 함량 |
