• 한국재료학회지
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• 제16권10호
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• pp.647-651
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• 2006

A new class of compounds in the form of skutterudite structure, Fe doped $CoSb_3$ with a nominal composition of $Fe_xCo_{4-x}Sb_{12}$ ($0{\leq}x{\leq}2.5$), were synthesized by mechanical alloying of elemental powders followed by vacuum hot pressing. Nanostructured, single-phase skutterudites were successfully produced by vacuum hot pressing using as-milled powders without subsequent heat-treatments for the compositions of $x{\leq}1.5$. However, second phase was found to form in case of $x{\geq}2$, suggesting the solubility limit of Fe with Co in this system. Thermoelectric properties including thermal conductivity from 300 to 600 K were measured and discussed. Lattice thermal conductivity was greatly reduced by introducing a dopant up to x=1.5 as well as by increasing phonon scattering in nanostructured skutterudite, leading to enhancement in the thermoelectric figure of merit. The maximum figure of merit was found to be 0.32 at 600 K in the composition of $Fe_xCo_{4-x}Sb_{12}$.

• 한국분말재료학회지
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• 제30권2호
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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.

• 접착 및 계면
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• 제9권3호
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• pp.7-13
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• 2008

열전도도가 유사한 입자형 필러인 silicon carbide (SiC)와 섬유형 필러인 carbon fiber (CF)를 polyetheretherketone (PEEK) 고분자에 첨가하여 복합재료의 열확산도에 미치는 영향을 연구하였다. 전자현미경을 통해 얻은 단면사진으로부터 SiC와 CF가 PEEK 매트릭스 안에 균일하게 분산되어 있고 필러들이 부분적으로 서로 네트워크를 형성한 것을 관찰하였다. 레이저 섬광법을 이용하여 상온에서 $200^{\circ}C$까지 PEEK/SiC와 PEEK/CF 복합재료의 열확산도를 측정하였으며, 열확산도는 온도가 상승함에 따라 PEEK-필러와 필러-필러 계면에서의 포논산란 증가에 의하여 감소하였다. 필러함량이 증가함에 따라 복합재료의 열확산도가 증가하였으며, 2상계에 대하여 유도된 Maxwell 및 Nielson 예측식을 실험값과 비교함으로써 매트릭스 내의 필러 분포, 방향성, 종횡비 및 필러간의 상호작용 등을 유추할 수 있었다. Nielson 예측식은 PEEK/SiC 복합재료에 대하여 열전도도를 잘 예측하였다. 입자형 필러인 SiC에 비하여 섬유형 필러인 탄소섬유가 동일한 함량에서 열확산에 기여하는 필러 네트워크를 효과적으로 형성하여 높은 열확산도를 가지는 것으로 추정된다.

• 한국진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.77-85
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• 2011

실리콘(Si)에 비해 상대적으로 밴드 갭이 작고, 열전도도가 낮으며, 기존의 Si 반도체 공정 기술과 호환이 가능한 실리콘-게르마늄(SiGe) 합금은 트랜지스터, 광수신 소자, 태양전지, 열전 소자 등 다양한 전자 소자에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 SiGe 합금이 전자소자에 응용되는 원리 및 응용과 관련된 기술적인 논제들을 고찰한다. Si에 비해 밴드 갭이 작은 게르마늄(Ge)이 그 구성 원소인 SiGe 합금의 밴드 갭은 Si과 Ge의 분률과 상관없이 항상 Si의 밴드 갭 보다 작다. 이러한 SiGe의 작은 밴드 갭은 전류 이득의 손실 없이 베이스 두께를 감소시키는 것을 가능하게 하여 바이폴라 트랜지스터의 동작속도를 향상시킨다. 또한, Si이 흡수하지 못하는 장파장 대의 빛을 SiGe이 흡수하여 광전류를 생성하게 함으로써 태양전지의 변환효율을 증가시킨다. 질량이 서로 다른 Si 및 Ge 원소의 불규칙적인 분포에 의해 발생하는 포논 산란 효과 때문에 SiGe 합금은 순수한 Si 및 Ge과 비교할 때 낮은 열전도도를 갖는다. 낮은 열전도도 특성의 SiGe 합금은 전자 소자 구조 내에서의 열 손실을 억제하는데 효과가 있으므로 Si 반도체 공정 기반의 열전 소자의 구성 물질로서 활용이 기대된다.