Вплив кристалічної структури та хімічних зв’язків на електронні та теплові властивості у шпінелях Cu2MeHf3S8 (Me – Mn, Fe, Co, Ni)

Abstract

Встановлення взаємозв’язків між кристалічною структурою та транспортними властивостями є важливою проблемою, що безпосередньо пов’язана із застосуванням функціональних матеріалів. У цій роботі нами представлено аналіз кристалічної структури, хімічних зв’язків, елетронних та теплових транспортних властивостей сполук Cu2МеHf3S8 (Ме – Mn, Fe, Co, Ni). Збільшення рухливості носіїв заряду в ряду Mn → Fe → Со → Ni, а також зміна домінуючого механізму розсіювання носіїв заряду від росіювання на точкових дефектах до розсіювання на акустичних фононах пояснює найкращий рух електронів у сполуці Cu2NiHf3S8. Окрім цього, неоднорідність зв’язків між ковалентним для δ(Co – S) і δ(Hf – S) з одного боку та більш іонним для δ(Cu – S) з іншої сторони призводить до низької теплопровідності в матеріалах Cu2MeHf3S8 (Me – Mn, Fe, Co, Ni). У роботі також пропонується оглях зв’язку між зайнятістю октедричної 16d ПСТ і термоелектричними параметрами досліджених тіошпінелей. Варто зазначити, що найкращі термоелектричні параметри спостерігаються у тому випадку, коли в суміші присутні два валентних електрони на d-підрівні атомів, що займають октаедричні позиції, що може бути важливим для подальших досліджень з метою покращення термоелектричних параметрів тіошпінелей.