Mit Germanium und Silicium legierte Blei-Telluride ‒ Wärmeleitfähigkeit

Bei den Blei-Tellurid-Materialien PbTe-Ge und PbTe-Ge1-xSix lässt sich die Wärmeleitfähigkeit durch das Legieren von GE mit SI und Reduzieren des GE-Gehalts [2] einfach bestimmen.

Die unten gezeigten Ergebnisse wurden im Temperaturbereich zwischen 25 °C und 320 °C erhalten. In Grafik A ist zu sehen, dass Ge einen beträchtlichen Einfluss auf die Gitterleitfähigkeit von PbTe aufweist. Mit ansteigendem Ge-Gehalt nimmt die Gitterleitfähigkeit über den gesamten Temperaturbereich ab. Zusätzlich ist beim Legieren von Ge mit Si der Zusammensetzung PbTe-Ge (20 %) eine weitere Abnahme der Gitterleitfähigkeit zu beobachten (Grafik B). Ein ähnliches Verhalten ist bei einem konstanten Mischungsverhältnis von Ge und Si und abnehmendem Ge0.8Si0.2-Gehalt  (Grafik C) ersichtlich. Grafik D zeigt, dass mit einem Verhältnis von 5%-Ge/Ge-Si eine optimale Gitterwärmeleitfähigkeit erzielt wird.
 

[2] Sootsman, Joseph R.; He, Jiaqing; Dravid, Vinayak P., Li, Chang-Peng; Uher, Ctirad; Kanatzidis, Mercouri G. High Thermoelectric Figure of Merit and Improved

Mechanical Properties in Melt Quenched PbTe – Ge and PbTe – Ge1-xSix Eutectic and Hyper-eutectic Composites J. Appl. Phys. (2009), 105, 083718. (Messung mit der LFA 457 MicroFlash)