소개
이 애플리케이션 노트에서는 전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458 Nemesis® (그림 1)을 사용한 BiTeSe 물질 분석에 대해 설명합니다. 전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458을 사용하면 높은 재현성과 측정 정확도로 BiTeSe의 Seebeck 계수와 전기 전도도를 모두 측정할 수 있습니다. 이는 다음 섹션의 다양한 측정 예시를 통해 입증됩니다. 또한 측정 파라미터를 조정하는 데 유용한 권장 사항도 제공됩니다.
SBA 458의 디자인 Nemesis®
전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458 Nemesis® 을 사용하면 Seebeck 계수와 전기 전도도를 동시에 측정할 수 있습니다. 그림 2는 전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458의 개략적인 설계를 보여줍니다. 샘플은 샘플 지지대 위에 수평으로 놓여 있습니다. 왼쪽과 오른쪽에는 세라믹 시료 지지대에 히터가 있어 양쪽 시료 방향으로 온도 구배를 생성할 수 있습니다. 열전대는 시료의 아래쪽 표면 아래에 위치합니다. 이 열전대는 온도 구배에 의해 생성된 열전 전압을 측정합니다. 이를 바탕으로 시벡 계수를 계산할 수 있습니다. 시료 표면 아래 열전대 옆에는 시료에 전류를 주입하는 데 사용되는 전기 접촉점이 있습니다. 결과 전압은 열전대 다리를 통해 측정됩니다. 이 정보를 시료 형상에 대한 보정 기능과 함께 사용하여 전기 전도도를 계산할 수 있습니다.
SBA 458의 주요 기능 Nemesis®
전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458 Nemesis® 에는 몇 가지 주요 기능이 있으며, 이에 대해서는 아래에서 간략히 설명합니다. 개별 용어에 대한 자세한 설명은 영업 담당자가 기꺼이 도와드릴 것입니다.
플러그 앤 측정
전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458로 다양한 시료 형상을 측정할 수 있습니다. 여기에는 원형 샘플, 로드 샘플, 얇은 층, 코팅 및 일반적인 LFA 샘플이 포함됩니다. 시료 교체는 빠르고 복잡하지 않은 절차로 이루어집니다. 번거로운 간격 측정이나 기타 복잡한 작업 단계가 필요하지 않습니다.
견고한 시스템
열전대의 피복(타입 K, 인코넬 코팅)은 시료와 열전대의 반응이나 오염을 방지합니다. 또한 열전대와 전기 접점이 고정되어 있습니다. 따라서 열전대의 위치 이동과 그로 인한 측정 방해의 가능성을 제거합니다. 또한 열전대와 전기 접점을 쉽게 교체할 수 있습니다.
품질 검사
전기 전도도 측정과 Seebeck 계수 측정 모두에 대한 품질 검사를 수행할 수 있습니다. 따라서 각 측정 및 각 온도 단계 전에 측정값이 정확한지 또는 시료와 열전대 사이의 접촉 문제 또는 기타 문제로 인해 측정값이 잘못되었을 수 있는 날씨를 확인할 수 있습니다. 이를 통해 높은 측정 정확도를 달성할 수 있습니다.
BiSeTe의 속성 및 응용 분야
비스무트 텔루라이드는 텔루라이드 그룹에 속합니다. 비무스(III)텔루라이드라고도 알려진 회색 분말입니다. 반도체로 분류되며 안티몬 또는 셀레늄과 합금할 수 있습니다. 본 사례에서는 화학 조성이 Bi2Se0,25Te2,75인 BiSeTe 샘플을 사용했습니다. 이 샘플의 밀도는 각각 7.8g/cm³(막대 샘플)과 7.82g/cm³(원형 샘플)이며, N형 열전체입니다.
그림 3은 BiTe, PbTe, SiGe 세 가지 재료의 장단점을 보여줍니다. BiTe는 주로 낮은 온도 범위에서 최대치를 보이는 것을 볼 수 있으며, 따라서 여기에 적용됩니다. 예를 들어 모바일 쿨러의 냉각 기능에 BiSeTe가 사용됩니다.
SBA 458을 사용한 BiSeTe 측정
반복성
전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458을 사용하면 Seebeck 계수와 전기 전도도 모두 높은 반복성으로 측정할 수 있습니다. 반복성을 결정하기 위해 동일한 조건, 즉 동일한 측정 파라미터를 사용하여 시료를 반복적으로 측정합니다. 각 측정 후에는 샘플을 꺼내고 새로 삽입합니다. 그림 4와 그림 5는 3 x 1 x 15(가로 x 세로 x 높이) 크기의 BiSeTe 시료에 대한 7가지 시벡 계수 및 전기 전도도 측정을 예로 들어 보여줍니다. 여기서 반복성은 Seebeck 계수 측정의 경우 ± 2%, 전기 전도도 측정의 경우 ± 1.5%로 결정되었습니다. 이러한 값은 다른 BiSeTe 샘플(즉, 다른 형상의 샘플)을 측정하고 다른 전기 전도도(SBA)전기 전도도는 전하의 이동을 허용하는 재료의 능력을 나타내는 물리적 특성입니다. SBA 458 기기에서 측정하여 확인할 수 있습니다.
재현성
SBA 458을 사용하면 Seebeck 계수 및 전기 전도도와 관련하여 높은 재현성으로 BiSeTe 샘플을 측정할 수 있습니다. 이러한 높은 재현성은 다양한 시료 형상, 시료의 양( large ) 또는 다른 SBA 458 장비로 측정을 수행하는 것과 관계없이 적용됩니다.
이에 대한 예로, 서로 다른 형상을 가진 두 개의 BiSeTe 샘플을 측정했습니다. 이 테스트에는 3 x 1 x 15mm(가로 x 세로 x 높이) 크기의 막대 샘플과 직경 12.5 x 1mm의 막대 샘플을 사용할 수 있었습니다. 두 샘플을 각각 세 번씩 측정하고 Seebeck 계수 값과 전기적 값을 비교했습니다. 그 결과 씨벡 계수와 전기 전도도 측정 모두에서 ± 2%의 재현성을 보였습니다.
적합한 측정 파라미터 추천
여기에 표시된 모든 SBA 458 측정은 질소 상태에서 50ml/min의 가스 유량으로 수행되었습니다. 또한 측정 파라미터로 0.01A의 최대 전류 주입과 8V의 히터 전압이 선택되었습니다. 이러한 매개변수는 사용된 시료 형상(막대 시료 3 x 1 x 15 mm, 직경 12.5 x 1 mm의 원형 시료)에 적합한 것으로 입증되었습니다.
측정 파라미터는 시료 재료와 형상에 따라 부분적으로 조정되어야 하므로, 적합한 측정 파라미터를 선택하기 위한 몇 가지 팁과 권장 사항이 아래에 나와 있습니다. 여기에는 양쪽 샘플 방향에서 온도 구배가 생성되는 히터의 전압이 포함됩니다. 또한 전기 전도도 측정을 위해 시료에 주입되는 최대 전류에 대한 적절한 값을 선택해야 합니다. 또한 BiSeTe 시료의 측정에 적합한 가스가 표시됩니다.
히터 전압
Seebeck 계수를 정확하게 측정하려면 히터 전압을 선택할 때 충분한 온도 구배(권장 사항: 최소 3K의 ± Delta T)가 생성되도록 주의해야 합니다. 이는 샘플 형상에 따라 달라질 수 있습니다. 추가 기준을 고려할 필요는 없습니다.
전류 주입
히터 전압을 선택할 때와 마찬가지로 최대 전류 주입을 결정할 때 시료 형상을 고려해야 합니다. 따라서 전류 주입에 적합한 값을 선택할 때는 두 가지 문제를 염두에 두어야 합니다: 한편으로는 전류 주입이 시료를 가열할 만큼 충분히 높지 않아야 하고, 다른 한편으로는 선택한 전류가 전압을 측정할 수 있을 만큼 충분히 높아야 합니다. 이는 소프트웨어의 개별 값과 함께 다이어그램에서 한 눈에 확인할 수 있습니다. 여기에서 각각 측정된 전압과 함께 세 가지 양극 및 음극 전류 값(각각 Imax의 1/3, 2/3, 3/3)을 볼 수 있습니다. 주입된 전류(I)와 측정된 전압(U) 사이에 선형 관계를 인식할 수 있다면 의미 있는 전기 전도도 값을 측정할 수 있습니다.
가스
BiSeTe 시료의 측정에는 SBA 458 사양에 허용된 모든 가스가 적합합니다.
요약
BiSeTe의 경우 SBA 458을 사용하여 Seebeck 계수는 ± 2%의 반복 정밀도로, 열전도도는 ± 1.5%의 반복 정밀도로 측정할 수 있습니다.
Seebeck 계수 및 BiSeTe의 열전도도 측정은 각각 ± 2%의 재현성으로 실현할 수 있습니다. 이러한 높은 재현성은 다양한 시료 형상, large 시료의 양 또는 다른 SBA 458 기기로 측정을 수행하는 것과 관계없이 적용됩니다.