- Код статьи
- S3034618525020047-1
- DOI
- 10.7868/S3034618525020047
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 61 / Номер выпуска 2
- Страницы
- 161-170
- Аннотация
- Предложен электрохимический способ формирования контактов к высокотемпературным термоэлементам с барьерными слоями на основе сплавов тугоплавких металлов. Контакты предназначены для термоэлементов с рабочими температурами до 900 К. Получены и исследованы барьерные слои на основе сплавов: Ni-Mo; Co-Mo; Co-Mo и Ni-W, которые имели удельное сопротивление не более 15.3*10-8 Ом м, а удельное контактное сопротивление не более 1.5*10-9 Ом м2. Лучшие результаты получены для барьерных слоев на основе сплава Ni-Mo с содержанием Mo 36.5 мас.%. В качестве коммутационного слоя в контактах использовали пленки Ag, полученные электрохимическим осаждением. Установлено, что контакты являются термостабильными при предельных рабочих температурах термоэлементов и обладают адгезионной прочностью не менее 10.3 МПа.
- Ключевые слова
- термоэлементы контакты барьерные слои тугоплавкие металлы электрохимическое осаждение
- Дата публикации
- 17.02.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 53
Библиография
- 1. Jaldurgam, F. F., Ahmad, Z., and Touati, F., Synthesis and performance of large-scale cost-effective environment-friendly nanostructured thermoelectric materials, Nanomaterials, 2021, vol. 11, no. 5, ID1091, p. 1.
- 2. Liu, Z. and Mori, T., Nanostructured bulk thermoelectric materials for energy harvesting, in System-Materials Nanoarchitectonics, Wakayama, Y. and Ariga, K. (eds), Tokyo: Springer, 2022, p. 199-231. https://doi.org/10.1007/978-4-431-56912-1_13
- 3. Okhay, O. and Tkach, A., Metal Oxide Based Thermoelectric Materials, In Optical Properties of Metal Oxide Nanostructures, Kumar, V., Ayoub, I., Sharma, V., Swart, H.C. Eds, Singapore: Springer 2023, vol. 26, p. 399-430. https://doi.org/10.1007/978-981-99-5640-1_13
- 4. Zhu, L., Li, H., Chen, S., Tian, X., Kang, X., Jiang, X., and Qiu, S., Optimization analysis of a segmented thermoelectric generator based on genetic algorithm, Renewable Energy, 2020, vol. 156, p. 710. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.04.120
- 5. Штерн, М.Ю. Многосекционные термоэлементы, преимущества и проблемы их создания. Физика и техника полупроводников. 2021. Т. 55. № 12. С. 1105. DOI: 10.21883/FTP.2021.12.51690.02.
- 6. Ouyang, Z. and Li, D., Design of segmented high-performance thermoelectric generators with cost in consideration, Appl. Energy, 2018, vol. 221, p. 112. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.03.106
- 7. Zhu, Y., Newbrook, D. W., Dai, P., Liu, J., de Groot, C. K., and Huang, R., Segmented thermoelectric generator modelling and optimization using artificial neural networks by iterative training, Energy and AI, 2023, vol. 12, ID100225. https://doi.org/10.1016/j.egyai.2022.100225
- 8. Shtern, M., Rogachev, M., Shtern, Y., Gromov, D., Kozlov, A., and Karavaev, I., Thin-film contact systems for thermocouples operating in a wide temperature range, J. Alloys and Compounds, 2021, vol. 852, p. 156889.
- 9. Zhu, L., Sun, D., Li, X., Liu, W., Huang, J., Liang, C., & Hu, X., Electroless plating of iron-group metals and electrochemical comparison for thermoelectric contacts, Solid State Sciences, 2024, vol. 154, p. 107613(1)-107613(7).
- 10. Громов, Д.Г., Штерн, Ю.И., Рогачев, М. С. и др. Mo/Ni и Ni/Ta-W-N/Ni тонкопленочные контактные слои для межсоединений термоэлементов на основе (Bi, Sb)2Te3. Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 11. С. 1206.
- 11. Zhang, Z., Gurtaran, M., and Dong, H., Low-Cost Magnesium-Based Thermoelectric Materials: Progress, Challenges, and Enhancements, ACS Appl. Energy Mater., 2024, vol. 7, no. 14, p. 5629.https://doi.org/10.1021/acsaem.4c00961
- 12. Ouyang, Z., Modelling of segmented high performance thermoelectric generators with effects of thermal radiation, electrical and thermal contact resistances, Scientific reports, 2016, vol. 6, p. 1.
- 13. Arai, K., Matsubara, M., Sawada, Y., Sakamoto, T., Kineri, T., Kogo, Y., Iida, T., and Nishio, K., Improvement of Electrical Contact Between TE Material and Ni Electrode Interfaces by Application of a Buffer Layer, J. electronic materials, 2012, vol. 41, no. 6, p. 1771.
- 14. Gupta, R. P., Xiong, K., White, J. B., Cho, K., Alshareef, H. N., and Gnade, B. E., Low resistance ohmic contacts to Bi2Te3 using Ni and Co metallization, J. Electrochem. Soc., 2010, vol. 157, no. 6, p. H666. https://doi.org/10.1149/1.3385154
- 15. Asgari, M., Darband, G. B., and Monirvaghefi, M., Electroless deposition of Ni-W-Mo-Co-P films as a binder-free, efficient and durable electrode for electrochemical hydrogen evolution, Electrochim. Acta, 2023, vol. 446, ID142001.
- 16. Lide, D. R., Handbook of Chemistry and Physics CRC Press LLC, 2004, vol. 85, Section 16, p. 2052.
- 17. Мельников, П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. М.: Машиностроение, 1991. 384 с.
- 18. Штерн, М.Ю. Наноструктурированные термоэлектрические материалы для температур 200-1200 К, полученные искровым плазменным спеканием. Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 6. С. 695.
- 19. Zoui, M. A., Bentouba, S., Stocholm, J. G., and Bourouis, M., A review on thermoelectric generators: Progress and applications, Energies, 2020, vol. 13, no. 14, p. 3606. https://doi.org/10.3390/en13143606
- 20. Zhu, X., Cao, L., Zhu, W., and Deng, Y., Enhanced interfacial adhesion and thermal stability in bismuth telluride/nickel/copper multilayer films with low electrical contact resistance, Adv. Mater. Interfaces, 2018, vol. 5, no. 23, ID1801279. https://doi.org/10.1002/admi.201801279
- 21. Shtern, M.Y., Karavaev, I.S., Shtern, Y.I., Kozlov, A.O., and Rogachev, M.S., The surface preparation of thermoelectric materials for deposition of thin-film contact systems, Semiconductors, 2019, vol. 53, no. 13, p. 1848. https://doi.org/10.1134/S1063782619130177
- 22. Штерн, М.Ю., Караваев, И.С., Рогачев, М.С., Штерн, Ю.И., Мустафоев, Б.Р., Корчагин, Е.П., Козлов, А.О. Методики исследования электрического контактного сопротивления в структуре металлическая пленка - полупроводник. Физика и техника полупроводников. 2022. Т. 56. № 1. C. 1097.
- 23. Xia, H., Drymiotis, F., Chen, C. L., Wu, A., and Snyder, G. J., Bonding and interfacial reaction between Ni foil and n-type PbTe thermoelectric materials for thermoelectric module applications, J. Mater. Sci., 2014, no. 49, p. 1716.
- 24. Zhu, X., Cao, L., Zhu, W., and Deng, Y., Enhanced interfacial adhesion and thermal stability in bismuth telluride/nickel/copper multilayer films with low electrical contact resistance, Adv. Mater. Interfaces, 2018, vol. 5, no. 23, ID1801279. https://doi.org/10.1002/admi.201801279
- 25. Song, J., Kim, Y., Cho, B. J., Yoo, C. Y., Yoon, H., and Park, S. H., Thermal diffusion barrier metallization based on Co-Mo powder-mixed composites for n-type skutterudite ((Mm, Sm) yCo4Sb12) thermoelectric devices, J. Alloys and Compounds, 2020, vol. 818, ID152917. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152917
- 26. Zhang, H., Wei, P., Zhou, C., Li, L., Nie, X., Zhu, W., and Zhao, W., Improved contact performance and thermal stability of Co-Ni alloy barrier layer for bismuth telluride-based thermoelectric devices, J. Mater. Sci.: Materials in Electronics, 2024, vol. 35, no. 10, p. 727. https://doi.org/10.1007/s10854-024-12490-y
- 27. Liu, W. and Bai, S., Thermoelectric interface materials: a perspective to the challenge of thermoelectric power generation module, J. Materiomics, 2019, vol. 5, no. 3, p. 321. https://doi.org/10.1016/j.jmat.2019.04
