• Journal of Powder Materials
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• v.30 no.2
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• pp.123-129
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• 2023

High-temperature and high-pressure post-processing applied to sintered thermoelectric materials can create nanoscale defects, thereby enhancing their thermoelectric performance. Here, we investigate the effect of hot isostatic pressing (HIP) as a post-processing treatment on the thermoelectric properties of p-type Bi_0.5Sb_1.5Te_3.0 compounds sintered via spark plasma sintering. The sample post-processed via HIP maintains its electronic transport properties despite the reduced microstructural texturing. Moreover, lattice thermal conductivity is significantly reduced owing to activated phonon scattering, which can be attributed to the nanoscale defects created during HIP, resulting in an ~18% increase in peak zT value, which reaches ~1.43 at 100℃. This study validates that HIP enhances the thermoelectric performance by controlling the thermal transport without having any detrimental effects on the electronic transport properties of thermoelectric materials.

• Journal of Powder Materials
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• v.31 no.3
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• pp.236-242
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• 2024

The development of thermoelectric (TE) materials to replace Bi₂Te₃ alloys is emerging as a hot issue with the potential for wider practical applications. In particular, layered Zintl-phase materials, which can appropriately control carrier and phonon transport behaviors, are being considered as promising candidates. However, limited data have been reported on the thermoelectric properties of metal-Sb materials that can be transformed into layered materials through the insertion of cations. In this study, we synthesized FeSb and MnSb, which are used as base materials for advanced thermoelectric materials. They were confirmed as single-phase materials by analyzing X-ray diffraction patterns. Based on electrical conductivity, the Seebeck coefficient, and thermal conductivity of both materials characterized as a function of temperature, the zT values of MnSb and FeSb were calculated to be 0.00119 and 0.00026, respectively. These properties provide a fundamental data for developing layered Zintl-phase materials with alkali/alkaline earth metal insertions.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2009.05a
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• pp.454-456
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• 2009

N-Type $SbI_3$ doped $95%Bi_2Te_3+5%\;Bi_2Se_3$ compounds were newly fabricated by the combination of gas atomization process and Magnetic Pulsed Compaction process. The thermoelectric properties of the MPCed bulks according to consolidation temperatures were investigated by a combination of microscopy, XRD and thermoelectric property testing. The microstructure of MPCed bulk shows homogeneous and fine distribution through consolidated bulks due to the high solidification of compound powders. The research presented the challenges toward the successful consolidation of thermoelectric powder using magnetic pulsed compaction (MPC) and analysis of thermoelectric properties of the consolidated bulks.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2008.05a
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• pp.525-527
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• 2008

N-Type $SbI_3$-doped $95%{Bi_2}{Te_3}-5%{Bi_2}{Se_3}$ compounds were prepared by a gas atomization and Magnetic Pulsed Compaction process. The dynamic recrystallization and thermoelectric properties of the MPCed bulks with consolidation temperatures and times were investigated by a combination of microscopy, XRD and thermoelectric property testing. The microstructure of MPCed bulk shows homogeneous and fine distribution through consolidated bulks due to dynamic recrystallization during hot MPC. This research presented the challenges toward the successful consolidation of thermoelectric powder using magnetic pulsed compaction (MPC).

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05a
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• pp.1459-1462
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• 2007

In general a thermoelectric cooler (TEC) consists of a series of P type and N type thermoelectric materials sandwiched between two wafers. When a DC current passes through these materials, three different effects take place; Peltier effect, Joule heating effect and heat transfer by conduction due to temperature difference between hot and cold plates. In this study we have developed a micro TEC using $Bi_2Te_3$ (N type) and $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_3$ (P type) thin films. In order to improve that performance of a micro TEC, we made 10 um height TE legs using special PR only for lift-off. We measured COP (coefficient of performance) and temperature difference between hot and cold connectors with current.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.865-868
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• 2004

열 진공 증착법(thermal vacuum evaporation)에 의해 p-형 열전박막을 $3{\times}10^{-4}{\sim}3{\times}10^{-6}$ Torr의 범위에서 유리 기판 위에 제조하였다. 제조된 박막의 전기저항은 고진공일수록 저항이 증가하였으며, $Bi_2Te_3$와 $Sb_2Te_3$상을 가지고 있었다. 박막의 조성은 기판의 위치에 따라 변화하였고, 원자 번호가 작을수록 위치의 영향이 크고, 반대로 원자번호가 큰 원소는 그 영향이 작았다. 또한 고진공에서 제조된 박막일수록 상대적으로 저진공에 비해 조성의 변화가 적게 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.62-62
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• 2000

비접촉식 온도센서는 물체에서 방출하는 적외선 등의 복사신호를 열에너지로 전환하고 이를 다시 전기신호로 2차 에너지 변환하여 온도를 감지하는 센서로 인체 검지를 응용한 다양한 상품 및 교통, 방재, 빌딩 시스템 등의 분야에 널리 응용되고 있다. 비접촉식 적외선 센서는 열에너지를 전기에너지로 변환하는 방법에 따라 양자형과 열형으로 구분되며, 이중 양자형은 광전도나 광기전력 효과 등을 이용하여 감도 및 응답성이 우수하다는 장점을 지니고 있지만, 소자부를 80K 이하 온도로 유지시키는 냉각을 필요로 하므로 대형 제작이 불가피하고 그 용도가 제한적이다. 열형은 냉각이 필요 없고 소형으로 제작가능한 장점을 지니고 있어 써모 파일이나 초전체를 이용한 번용 센서가 보급되고 있다. 그러나 써모파일의 경우 출력되는 전기 신호가 미약하여 감도 및 응답성을 향상하기 위해 구조가 복잡하고, 특히 모터초퍼나 저항을 전압으로 변환시키는 전력기 등이 필요로 하는 단점을 지니고 있다. 따라서 이러한 문제점을 보완하기 위해 열전재료 박막을 이용한 적외선 센서를 개발하려는 노력이 진행중에 있다. 열전박막을 이용한 적외선 센서는 열전재료의 Seebeck 현상을 이용하여 열에너지에서 전기에너지의 변환이 자가발전으로 이루어져 offset과 외부 바이어스를 필요로 하지 않는다. 또한 작은 온도 변화에도 그 감도와 응답성이 높고, 출력신호가 커서 증폭기 등이 불필요한 장점을 지니고 있다. 특히 초전형 센서가 상온에서도 기판에 대한 열 확산을 제어해야 하는 문제점을 갖는 반면, 열전박막형 적외선 센서는 고온에서도 안정된 출력 신호를 얻을 수 있어 그 활용 온도 범위가 크게 확대될 것으로 기대된다. 본 실험에서는 우수한 열전특성을 갖는 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 얻기 위해 열팽창계수가 작고 알칼리 원소가 0.3% 이하로 포함되어 있는 corning glass(# 7059)를 기판으로 사용하였다. 또한 최적의 열전특성을 나타내는 조성을 실험적으로 구하기 위해 (Bi0.2Sbx)2Te3 조성의 합금 타？ 위에 Bi2Te3 및 Sb2Te3 chip을 올려놓고 그 면적을 변화시켜 다양한 조성의 열전박막을 증착하였다. 열전박막의 증착시 산화와 오염에 의한 열전특성 변화를 최소화하기 위해 초기진공도를 1$\times$10-6 Torr로 하였으며, Ar 가스를 흘려주어 2$\times$102 Torr 의 증착진공도를 유지하였다. 열전박막을 증착하기 전에 기판을 10분간 200W의 출력으로 RF 처리하였으며, 30$0^{\circ}C$에서 33 /sec의 속도로 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 증착하였다. 이와 같이 제조된 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 미세구조를 SEM으로 관찰하고 EDS로 조성을 분석하였으며, XRD를 이용하여 결정성을 관찰하였다. 또한 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 Seebeeck 계수 및 전기비저항을 측정하고 증착된 박막조성, 결정상, 미세구조와 열전특성간의 상관관계를 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2003.12a
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• pp.331-331
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• 2003

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2007.11a
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• pp.38-38
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• 2007

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2004.06a
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• pp.134-135
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• 2004