Примесь олова в термоэлектрике ZnSb: генерация и компенсация носителей заряда

Метод измерения коэффициентов Холла и электропроводности в режиме термоциклов использован для исследования влияния примеси Sn на микроструктуру и свойства прессованных образцов ZnSb. Олово вводилось как избыточный компонент (0.1 и 0.2 ат%) и как примесь замещения атомов Zn и Sb в концентрации (2–2.5 ат%). Температурные зависимости параметров слабо легированных образцов обнаруживают принципиальное сходство с аналогичными кривыми для ZnSb с 0.1 ат% Cu. Наибольшая холловская концентрация 1.4 $\cdot$ 10$^{19}$ cm$^{-3}$ при 300 K получена при введении 0.1 ат% Sn, безразмерная термоэлектрическая эффективность имеет максимальное значение 0.85 при 660 K. Экспериментальные результаты обсуждаются в предположении двух механизмов легирования, эффективных в разных диапазонах температур, с определяющей ролью вакансий цинка как акцепторных центров.
В двух образцах ZnSb с добавками SbSb и ZnSn обнаружен эффект компенсации носителей заряда. Его проявление зависит от температуры и сильно различается вследствие разного легирования образцов. Как и в $p$-материалах A$^{\mathrm{IV}}$B$^{\mathrm{VI}}$ с малым содержанием Sb, компенсация дырок может быть связана с перезарядкой атомов Sn$^{2+}$ $\to$ Sn$^{4+}$, рассматриваются виды компенсирующих комплексов.