• 한국재료학회지
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• 제17권3호
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• pp.132-136
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• 2007

Oxidation resistance of sintered ${\beta}-FeSi_{2}$ was investigated at intermediate temperature range in air atmosphere. Fully dense and porous bodies of ${\beta}-FeSi_{2}$ samples were fabricated by using the Spark Plasma Sintering (SPS). They were annealed at $900^{\circ}C$ for 5days to obtain ${\beta}-FeSi_{2}$ phase. The bulk samples were oxidized at $800,\;900\;and\;950^{\circ}C$ in air atmosphere. The high temperature oxidation tests reveal that amorphous $SiO_{2}$ layer, similar to Si was formed and grew parabolically on ${\beta}-FeSi_{2}$. Accelerated oxidation is not observed as well as cracks and grain boundary oxidation. Granular ${\varepsilon}-FeSi$ was developed below the oxide layer as a result of oxidation of ${\beta}-FeSi_{2}$. Oxidation resistance of sintered ${\beta}-FeSi_{2}$ was excellent for high-temperature thermoelectric application.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제7권2호
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• pp.45-48
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• 2008

An epitaxial $\beta-FeSi_2$ structure on Si (001) substrate was calculated by using density functional theory (DFT). Unit cell of orthorhombic $\beta-FeSi_2$ and $\sqrt{2}\times\sqrt{2}\times2$ supercell were calculated to find the energetically favorable structures first. The $\chi$- and y-direction axes of $\beta-FeSi_2$ were changed into y- and z-direction axes to match its structure with that of Si, to minimize the lattice mismatch between $\beta-FeSi_2$ and Si. Distance between the Si (001) surface and the $\beta-FeSi_2$ surface was varied to find an optimum distance between them, resulting in 0.825 $\AA$.

• 한국결정성장학회지
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• 제12권2호
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• pp.68-72
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• 2002

Iodine ($I_2$)을 이용한 기상성장법(chemical vapour transport CVT)으로 상용 FeSi$_2$분말로부터 $\beta$-$FeSi_2$ 및 $\alpha$-$FeSi_2$단결정을 제조하였다 $FeSi_2$ 분말은 iodine과 함게 석영 ampoule에 넣은 후 진공배기하여 two-zone 전기로 내에서 기상성장 시켰다. CVT법에 의한 기상성장시 고온부분의 source측 온도는 $1050^{\circ}C$이었으며 $\beta$-$FeSi_2$와 $\alpha$-$FeSi_2$ 단결정이 얻어지는 성장측 온도는 각각 $750^{\circ}C$ 및 $950^{\circ}C$이었다. 이때 얻어진$\alpha$-$FeSi_2$ 단격정은 $l0\times10 \textrm{mm}^2$크기의 판상결정이었고 orthorhombic 구조의 $\beta$-$FeSi_2$, 단결정은 길이 10mm의 needle형 결정임을 알 수 있었다. $\alpha$-$FeSi_2$ 단결정의 조성을 EPMA로 조사한 결과 Si이 화학양론비보다 많은 $FeSi_{2.58}$ 이었다. CVT법으로 합성된 $\beta$-$FeSi_2$ 격정의 승온에 따른 상의 안정성을 조사한 결과 $930^{\circ}C$ 이상에서 $\alpha$-$FeSi_2$로 상변태함을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권2호
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• pp.132-136
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• 2001

기계적 합금화 공정을 이용하여 열전재료$FeSi_2$분말을 제조하여 열간압축법을 사용하여 성형하였다. 열간압축 성형된 $FeSi_2$는 열전특성을 나타내는 $\beta$-$FeSi_2$ 상 및 상변태가 완료되지 않은 $\alpha$-$Fe_2$$Si_{5}$와 $\varepsilon$-FeSi의 혼합상으로 이루어져 있음이 확인되었다. 열전재료로의 $\beta$-$FeSi_2$ 상변태 유도를 위해 항온열처리를 행하여 상변태 조건을 조사하였다. SEM, TEM, XRD, DTA 등을 이용하여 상변태 거동을 분석한 결과, $830^{\circ}C$에서 24시간 진공 항온열처리 후 단상의 $\beta$-FeSi$_2$ 상을 얻을 수 있었다. 항온열처리 전의 열간압축 성형체와 상변태가 완료된 $\beta$-FeSi$_2$의 기계적 성질과 열전 특성을 측정하여 비교 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.618-621
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• 2001

Plate-type $\beta$-FeSi$_2$single crystals were grown using FeSi$_2$, Fe, and Si as starting materials by the chemical transport reaction method. The $\beta$-FeSi$_2$single crystal was an orthorhombic structure. The direct optical energy gap was found to be 0.87eV at 300K. Hall effect shows a n-type conductivity in the $\beta$-FeSi$_2$ single crystal. The electrical resistivity values was 1.608Ωcm and electron mobility was 3x10$^{-1}$ $\textrm{cm}^2$/V.sec at room temperature.

• 한국재료학회지
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• 제12권5호
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• pp.375-381
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• 2002

N-type ${\beta}-FeSi_2$ with a nominal composition of $Fe_{0.98}Co_{0.02}Si_2$ powders has been produced by mechanical alloying process and consolidated by vacuum hot pressing. As-milled powders were of metastable state and fully transformed to ${\beta}-FeSi_2$ phase by subsequent isothermal annealing. However, as-consolidated $Fe_{0.98}Co_{0.02}Si_2$ consisted of untransformed mixture of ${\alpha}-Fe_2Si_ 5$ and $\varepsilon$-FeSi phases. Isothermal annealing has been carried out to induce the transformation to a thermoelectric semiconducting ${\beta}-FeSi_2$ phase. The transformation behavior of ${\beta}-FeSi_2$ was investigated by utilizing DTA, a modified TGA under magnetic field, SEM, and XRD analyses. Isothermal annealing at $830^{\circ}C$ in vacuum led to the thermoelectric semiconducting ${\beta}-FeSi_2$ phase transformation, but some residual metallic $\alpha$ and $\varepsilon$ phases were unavoidable even after prolonged annealing. Thermoelectric properties were remarkably improved by isothermal annealing due to the transformation from metallic $\alpha$ and $\varepsilon$ phases to semiconducting phases.

• 한국분말재료학회지
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• 제8권2호
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• pp.104-109
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• 2001

The semiconducting ${\beta}-FeSi_2$ compound has been recognized as a thermoelectric material with excel-lent oxidation resistance and stable characteristics at elevated temperature. In the present work, we applied mechanical alloying(MA) technique to produce ${\beta}-FeSi_2$ compound using a mixture of elemental iron and silicon powders. The mechanical alloying was carried out using a Fritsch P-5 planetary mill under Ar gas atmosphere. The MA powders were characterized by the X-ray diffraction with Cu-K $\alpha$ radiation, thermal analysis and scanning electron microscopy. The single ${\beta}-FeSi_2$ phase has been obtained by mechanical alloying of $Fe_{33}Si_{67}$ mixture powders for 120 hrs or for 70 hrs coupled with the subsequent heat treatment up to $700^{\circ}C$. The grain size of ${\beta}-FeSi_2$ powders analyzed by Hall plot method was 44nm.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1500-1502
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• 2001

Plate-type ${\beta}-FeSi_2$ single crystals were grown using $FeSi_2$, Fe, and Si as starting materials by the chemical transport reaction method. The ${\beta}-FeSi_2$ single crystal was an orthorhombic structure. The direct optical energy gap was found to be 0.87eV at 300K. Hall effect shows a n-type conductivity in the ${\beta}-FeSi_2$ single crystal. The electrical resistivity values was 1.608$\Omega$cm and electron mobility was $3{\times}10^{-1}cm^2/V{\cdot}sec$ at room temperature.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권11호
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• pp.1106-1112
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• 2003

$\beta$-FeSi$_2$의 열전물성에 있어서 산소의 역할을 규명하기 위해서, 고온상 ($\alpha$+$\varepsilon$)과 저온상 ($\beta$)-FeSi$_2$ 시료에 대해 산화처리에 따른 열전물성 측정 및 분석실험을 행하였다. 산화에 의해 소결밀도가 감소하였으며, 반도체상으로의 전이도 방해되었다. 모든 시료에서 도전율과 열전도율은 산화처리시간과 함께 감소하였다. 순수한 FeSi$_2$ 및 고온상 ($\alpha$+$\varepsilon$)을 산화처리한 시료 Seebeck 계수는 작은 양의 값을 나타낸 반면에, 저온상 ($\beta$)을 산화처리한 FeSi$_2$ 는 음의 값을 나타내었으며 약 500K 부근에서 최대값을 나타내었다. 또 산화시간과 함께 최대값도 증가하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권7호
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• pp.584-590
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• 1998

$(Fe_{0.98}Mn_{0.02})_xSi_2(x{\leq$}1) 조성으로, 용융법으로 제조한 $\alpha$-$Fe_2Si_5$상의 잉곳을 730~85$0^{\circ}C$에서 4~20시간 열처리하거나, 기계적 합금화로 제조한 $\varepsilon$-FeSi과 Si상으로 구성된 분말을 760~85$0^{\circ}C$에서 10분간 가압통전소결하므로써 $\beta$-$FeSi_2$기지상에 Si이 분산된 미세조직을 얻을 수 있었다. 조성, 열처리 온도와 소결 온도에 따라 Si 분상의 크기와 간격이 각기 0.05~0.27$\mu\textrm{m}$와 0.2~0.6$\mu\textrm{m}$ 범위에서 변화하였다. 이와 같은 Si 분산상에 의해 $\beta$-$FeSi_2$의 격자 열전도도가 감소되어 성능지수가 향상될 수 있을 것으로 기대된다.