• 한국분말재료학회지
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• 제7권1호
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• pp.6-11
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• 2000

Two kinds of Bi2Te3 powders, pure Bi2Te3/2vol.%ZrO2, have been prepared by a mechanical grinding process process. Effect of mixing of the powders on thermoelectric of the sintered body has been investigated by measuring Seebeck Coeffcient, specific electric resistivity and thermal conductivity. With an increase in the weight fraction of the Bi2Te3/2vol.%ZrO2 powder from 0 to 40wt.%. Especially, the figure of merit of the mixedBi2Te3 sintered body increases and thereafter dedreases above 40wt.%. Especially. the figure of merit of the mixed Bi2Te3 sintered bodies with mixing of Bi2Te3/2vol.%ZrO2 powder increased about 1.3time in comparison with the value of the specimen before mixing. Mixing of two kinds of Bi2Te3 powders which have different theramal and electric propertries with each other seemed to be useful methob to increase the figure of merit of Bi2Te3 sintered body.

• 한국진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.353-359
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• 2000

마그네트론 스퍼터링법으로 p형 ($Bi_{0.15}Sb_{0.85})_2Te_3$과 ($Bi_{1-x}Sb_x)_2Te_3$ 열전박막을 제조하여 스퍼터 증착 조건 및 $Sb_2Te_3$ 함량에 따른 열전특성을 분석하였다. Corning glass 기판을 10rpm으로 회전시키며 DC 스퍼터링법으로 $300^{\circ}C$에서 증착한($Bi_{0.15}Sb_{0.85})_2Te_3$ 박막은 $(Bi, Sb)_2Te_3$ 단일상으로 결정화가 완료되고 c축 우선배향성을 나타내었으며, 다른 조건으로 증착한 ($Bi_{0.15}Sb_{0.85})_2Te_3$ 박막보다 높은 185 $\mu$V/K의 Seebeck 계수를 나타내었다. p형(Bi$_{1-x}$ Sb$_{x}$)$_2$Te$_3$ (0.77$\leq$x$\leq$ 1.0) 박막에서는 Sb$_2$Te$_3$ 함량이 증가함에 따라 Seebeck 계수와 전기비저항이 감소하였으며($Bi_{1-x}Sb_x)_2Te_3$조성에서 $0.79\times10^{-3}W/K^2$-m의 최대 출력인자를 나타내었다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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• pp.1223-1224
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• 2006

The p-type $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3/(Pb_{0.7}Sn_{0.3})$Te functional gradient material (FGM) was fabricated by hot-pressing the mechanically alloyed $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3$ and the 0.5 at% $Na_2Te-doped$ $(Pb_{0.7}Sn_{0.3})Te$ powders. Also, the n-type $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3/PbTe$ FGM was processed by hot-pressing the mechanically alloyed $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ and the 0.3 wt% Bi-doped PbTe powders. With ${\Delta}T$ larger than $300^{\circ}C$, the p-type $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3/(Pb_{0.7}Sn_{0.3})Te$ FGM exhibited larger thermoelectric output power than those of the $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3$ and the 0.5 at% $Na_2Te-doped$ $(Pb_{0.7}Sn_{0.3})Te$ alloys. For the n-type $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3/PbTe$ FGM, the thermoelectric output power superior to those of the $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ and the 0.3 wt% Bi-doped PbTe was predicted at ${\Delta}T$ larger than $300^{\circ}C$.

• 한국표면공학회지
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• 제49권1호
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• pp.40-45
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• 2016

Recently, $Bi_2Te_3$-based alloys are the best thermoelectric materials near to room temperature, so it has been researched to achieve increased figure of merit(ZT). Ternary compounds such as Bi-Te-Se and Bi-Sb-Te have higher thermoelectric property than binary compound Bi-Te and Sb-Te, respectively. Compared to DC plating method, pulsed electrodeposition is able to control parameters including average current density, and on/off pulse time etc. Thereby the morphology and properties of the films can be improved. In this study, we electrodeposited n-type ternary Cu-doped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film by modified pulse technique at room temperature. To further enhance thermoelectric properties of $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film, we optimized Cu doping concentration in $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film and correlated it to electrical and thermoelectric properties. Thus, the crystal, electrical, and thermoelectric properties of electrodeposited $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film were characterized the XRD, SEM, EDS, Seebeck measurement, and Hall effect measurement, respectively. As a result, the thermoelectric properties of Cu-doped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin films were observed that the Seebeck coefficient is $-101.2{\mu}V/K$ and the power factor is $1412.6{\mu}W/mK^2$ at 10 mg of Cu weight. The power factor of Cu-doped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film is 1.4 times higher than undoped $Bi_2(Te-Se)_3$ thin film.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.311-352
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• 1996

Peltier 효과를 이용한 열전소자는 열응담 감도가 좋고 선택적 냉각이 가능하며 무소음, 무진동 및 소형화의 장점으로 각종 전자부품의 국부냉각소자로 응용되고 있다. 또한 최근 냉매의 사용없이 냉각이 가능한 열전재료를 이용한 자동차나 가정용 에어컨 및 냉장고 등의 각종 냉방시스템의 개발도 크게 주목을 받고 있다. 기존의 Bi2Te3계 단결정 열전재료는 성능지수는 우수하나, 기계적 취약성에 기인하여 소자가공시 수율 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근 단결정에 비해 기계적 강도가 우수한 다결정 열전재료의 제조공정에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 일환으로 기계적 합금화법을 이용한 열전재료의 제조공정이 연구되고 있다. 원료금속이 고 에너지 볼-밀 내에서의 연쇄적인 파괴와 압접에 의해 합금분말로 변화되는 기계적 합금화 공정은 상온공정으로 이를 사용하여 다결정 열전재료를 제조시 기존의 다결정 열전재료의 제조공정인 "용해 및 분쇄법'과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 전자냉각소자용 열전재료로서 상온부근에서 성능지수가 가장 우수한 p형 (Bi,Sb)2Te3 및 n형 Bi2(Te,Se)3 합금분말을 기계적 합금화 공정으로 제조하여 분말 특성을 분석하였으며, 가압소결 후 열전특성의 변화거동을 연구하였다. 순도 99.99% 이상인 Bi, Sb, Te, Se granule을 (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 조성에 맞게 칭량하여 불과 분말의 무게비 5:1로 강구와 함께 공구강 vial에 장입 후, Spex mixer/mill을 이용하여 기계적 합금화 하였다. 기계적 합금화 공정으로 제조한 분말에 대한 X-선 회절분석과 시차 열분석으로 합금화 정도를 분석하였다. (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말을 10-5 torr의 진공중에서 300℃∼550℃의 온도로 30분간 가압소결하였다. 가압소결체의 파단면에서의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 상온에서 가압소결체의 열전특성을 측정하였다. (Bi1-xSbx)2Te3의 기계적 합금화에 요구되는 공정시간은 Sb2Te3 함량에 따라 증가하여 x=0.5 조성에서는 4 시간 45분, x=0.75 조성에서는 5 시간, x=1 조성에서는 6 시간 45분의 vibro 밀링이 요구되었다. n형 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말의 제조에 요구되는 밀링시간 역시 Bi2Se3 함량 증가에 따라 증가하였으며 Bi2(Te0.95Se0.05)3 합금분말의 제조에는 2시간, Bi2(Te0.9Se0.1)3 및 Bi2(Te0.85Se0.15)3 합금분말의 형성에는 3시간의 bivro 밀링이 요구되었다. 기계적 합금화로 제조한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 및 n형 Bi2(Te0.9Se0.1)3 가압 소결체는 각기 2.9x10-3/K 및 2.1x10-3/K 의 우수한 성능지수를 나타내었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권5호
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• pp.1123-1127
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• 2010

We report a simple and quick route for the preparation of high-quality, nearly monodisperse $Bi_2Te_3$, $Sb_2Te_3$, and $Bi_xSb_{2-x}-Te_3$ nanocrystallites. The reactions of bismuth acetate or antimony acetate with Te in oleic acid result in pure phase of $Bi_2Te_3$ or $Sb_2Te_3$ nanoparticles, respectively. Also, ternary $Bi_xSb_{2-x}Te_3$ nanoparticles were successfully synthesized using the same method. The size and morphology of the nanoparticles were controlled by varying the stabilizing agents. The as-prepared nanoparticles are characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, and high-resolution transmission electron microscope using an energy dispersive spectroscopy.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권2호
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• pp.9-15
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• 2007

미세열전박막소자에 적용을 하기 위해 전기도금으로 형성한 Bi-Te 박막의 열전특성과 포토레지스트 공정에 대하여 연구하였다. $Bi_2O_3$와 $TeO_2$를 1M $HNO_3$에 용해시킨 20 mM 농도의 Bi-Te 도금 용액을 사용하여 박막을 도금 후, 용액내 Te/(Bi+Te)비에 따른 Bi-Te 박막의 열전특성을 분석하였다. Te/(Bi+Te)비가 0.5에서 0.65로 증가함에 따라 Bi-Te 도금막의 전자농도의 증가로 Seebeck 계수가 $-59{\mu}V/K$에서 $-48{\mu}V/K$로 변하고 전기비저항이 $1m{\Omega}-cm$ 에서 $0.8m{\Omega}-cm$로 감소되었다. 조성이 $Bi_2Te_3$에 근접한 도금막에서 가장 높은 $3.5{\times}10^4W/K^2-m$의 출력인자를 얻을 수 있었다. 다층 overhang 공정을 이용하여, 직경 $100{\mu}m$이며 깊이 $30{\mu}m$ 형상의 미세열전소자 형성용 포토레지스트 패턴의 형성이 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.233-233
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• 2012

위상절연체(Bi2Te3)와의 격자상수 불일치 비율이 서로 다른 Si (111)와 Ge (111) 기판을 선택하여 Bi3Te3 박막의 성장 조건을 찾고 이에 따른 특성 분석을 수행하였다. 시료 제작은 초고진공 분위기에서 MBE를 이용하였고, AFM, XRD와 XPS로 각각 구조적 변화, 결정 상태 및 화학적 상태를 분석하였다. 우선 Si 위에 형성된 Bi2Te3의 경우, 초기 박막이 형성된 후, 증착 시간이 증가함에 따라 섬(island)모양의 구조물들이 step edge 부분에 분포되는 모습을 AFM 이미지에서 확인하였다. 형성된 박막의 스텝 단차는 약 1 nm 또는 이 값의 정수 배였고, 이것은 Bi2Te3 unit cell의 quintuple layer (QL) 값과 일치하였다. 또한 측정된 XRD pattern으로 Bi2Te3가 hexagonal 구조의 c-축에 따라 결정성이 이루어졌음을 확인할 수 있었다. XPS 스펙트럼에서는 Bi 4f가 높은 에너지 방향으로 2.3 eV, Te 3d는 낮은 에너지 방향으로 약 0.7 eV 만큼 구속 에너지의 화학적 이동이 나타남을 알 수 있었다. 이러한 결과는 Si 위에 Bi2Te3 박막이 높은 결정성을 가지고 형성되었다는 것을 의미한다. 또한 Si (111) 기판보다 Bi2Te3 결정과 격자상수 불일치의 비율이 상대적으로 작은 Ge (111)을 기판으로 하여 Bi2Te3 박막을 성장시켜 두 표면에서의 박막 성장의 특성을 비교, 논의할 것이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 춘계학술회의 초록집
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• pp.11-11
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• 2010

In order to design for nano structured materials with enhanced thermoelectric properties, the alloys in the pseudo-binary $Bi_2Te_3$-PbTe system were investigated for their micro structure and thermal properties. For this synthesis the liquid alloys were cooled by water quenching method. The micro structure images were taken by using electron probe micro analyzer (EPMA). Dendritic and lamellar structures were clearly observed with the variation in the composition ratio between $Bi_2Te_3$ and PbTe. It was confirmed that a metastable compounds is $PbBi_2Te_4$ in the The $Bi_2Te_3$-PbTe system. The change in the composition increasing $Bi_2Te_3$ ratio causes to change structure from dendritic to lamellar. Seebeck coefficient of alloys 5 which the mixture rate of $Bi_2Te_3$ is 83% was measured as the highest value. In contrast, the others decreased by increasing $Bi_2Te_3$. n-type characteristics was observed at all condition except alloy 6 which $Bi_2Te_3$ ration is 91%. The power factors of all samples were calculated with Seebeck coefficient and resistivity. Also the thermal conductivity was measured by using laser flash analyzer (LFA). In this work, the microstructures and thermal properties have been measured as a function of ratio of $Bi_2Te_3$ in the $Bi_2Te_3$-PbTe system.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권2호
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• pp.49-54
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• 2010

n형 $Bi_2(Te,Se)_3$ 분말을 용해/분쇄법으로 제조하여 가압소결 후, 가압소결체의 열전특성을 $Bi_2(Te,Se)_3$ 잉곳과 비교하였으며, $Bi_2(Te,Se)_3$ 열전분말의 기계적 밀링처리가 가압소결체의 열전특성에 미치는 영향을 분석하였다. $Bi_2(Te,Se)_3$ 잉곳은 $24.2{\times}10^{-4}W/m-K^2$의 power factor를 나타내었으며, 이를 가압소결함으로써 power factor가 $27.3{\sim}32.3{\times}10^{-4}W/m-K^2$로 향상되었다. 기계적 밀링처리한 분말로 제조한 $Bi_2(Te,Se)_3$ 가압소결체는 $100^{\circ}C$에서 1.02의 무차원 성능지수를 나타내었으며, $130^{\circ}C$에서 외인성-내인성 천이거동을 나타내었다.