Wärmeleitfähigkeit, Thermokraft und elektrische Leitfähigkeit von halbleitenden Mischkristallen der Form (Ax/2 IB1—x IVCx/2 V)DVI

Abstract

An halbleitenden Mischkristallen aus PbTe und den ternären Nachbildungen AgSbTe2 und AgBiTe2 der Form (Agx/2 Pb1-x Sbx/2) Te und (Agx/2 Pb1-x Bix/2)Te wurden sehr niedrige Werte der Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 5 bis 7·10—3 Watt cm—1°K—1 gemessen. Wegen des peritektischen Charakters der ternären Randkomponenten waren jedoch auch in den Mischkristallen bei Anwendung der üblichen Herstellungsverfahren Ausbildungen von zweiten Phasen, im Fall der Sb-Reihe von Ag2Te, nicht zu vermeiden. Die Ag2Te-Einschlüsse verschlechterten bereits in geringen Mengen die thermoelektrischen Eigenschaften erheblich. Durch ein neuartiges Zonenschmelzverfahren konnte jetzt weitgehend einphasiges (Agx/2 Pb1-x Sbx/2) Te-Material mit der Zusammensetzung x=0,8 hergestellt werden. Die thermoelektrische Effektivität erreichte bei den besten Präparaten zwischen 300° und 400°C den Wert 3·10—3°K—1. Bei 200°C traten Anomalien im Temperaturverhalten der Thermokraft und Leitfähigkeit von einphasigen mit einem Te-Überschuß hergestellten (Agx/2 Pb1-x Sbx/2) Te-Präparaten auf. Zur Deutung wurden zweifach ionisierbare Akzeptoren angenommen, bei denen es sich wie im PbTe um Leerstellen im Kationenteilgitter handeln kann. Hingegen konnte aus den Hochtemperaturmessungen von Thermokraft und Leitfähigkeit (T > 200°C) an zweiphasigen (Agx/2Pb1-x Sbx/2) Te-Präparaten der Zusammensetzung x=0,8 ein Wert ΔE=0,6 eV für die Breite der verbotenen Zone ausgewertet und auf ein großes Verhältnis der effektiven Massen mn/mp geschlossen werden. Bei etwa 200°C wechselte nämlich bei allen zweiphasigen Präparaten der HALL-Koeffizient das Vorzeichen. Dieser Befund wurde mit der bei 150°C stattfindenden Phasenumwandlung der zweiten Phase Ag2Te von der gut leitenden β- in die schlechter leitende α-Phase erklärt. Während demnach das β-Ag2Te das Vorzeichen des HALL-Effektes bei T < 200°C bestimmte, konnte das α-Ag2Te bei T > 200°C den HALL-Effekt nicht mehr beeinflussen und damit erst recht nicht den Verlauf von Thermokraft und Leitfähigkeit.