Publication detail

The Preparation and Properties of Polycrystalline Bi2O2Se-Pitfalls in Reproducibility and Charge-Transport Limiting Factors

Year: 2025

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Crystals

Publisher name: MDPI (Multidisciplinary Digital Publishing Institute)

Place: Basel

Page from-to: 951

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Příprava a vlastnosti polykrystalického Bi2O2Se – úskalí reprodukovatelnosti a faktory omezující transport náboje	Termoelektrické materiály umožňují přímou konverzi tepla na elektřinu, avšak pokrok je často omezen problémy s reprodukovatelností a stabilitou. Bi2O2Se v poslední době přitahuje pozornost jako slibný kandidát; nicméně uváděné transportní vlastnosti nedopovaných polykrystalických vzorků se liší o několik řádů, což komplikuje jeho využití jako referenčního materiálu pro dopovací studie. V této práci zkoumáme zdroje těchto variací a identifikujeme klíčové faktory, včetně kontaminace prekurzorů, reakcí s křemennými ampulemi a grafitovými matricemi, vlivu velikosti zrn a povrchové oxidace. K omezení těchto problémů jsme použili kalcinaci prekurzoru Bi2O3, syntézu s kontrolovanými teplotními gradienty, prášky hrubé frakce a žárové lisování v matricích ze Si3N4. Výsledný polykrystalický Bi2O2Se vykazuje zlepšenou reprodukovatelnost, sníženou citlivost na tepelné cyklování a charakteristické transportní hodnoty okolo σ(RT) ≈ 500 S·m-1 a S ≈ –300 μV·K-1 při pokojové teplotě. Jde o dobrý výchozí bod pro další dopovací studie a nezbytný předpoklad pro budoucí studie termoelektrické účinnosti, které mohou odhalit skutečný termoelektrický potenciál tohoto materiálu.	Bi2O2Se; polykrystaly; transportní vlastnosti; reprodukovatelnost; stabilita při tepelném cyklování
eng	The Preparation and Properties of Polycrystalline Bi2O2Se-Pitfalls in Reproducibility and Charge-Transport Limiting Factors	Thermoelectric materials enable the direct conversion of heat into electricity, but progress is often limited by challenges in reproducibility and stability. Bi2O2Se has recently attracted attention as a promising candidate; however, reported transport properties of undoped polycrystalline samples vary by several orders of magnitude, complicating its use as a baseline for doping studies. In this work, we investigate the sources of variability and identify key factors including precursor contamination, reactions with quartz ampoules and graphite dies, grain size effects, and surface oxidation. To mitigate these issues, we employed calcination of Bi2O3 precursors, synthesis with controlled temperature gradients, coarse-fraction powders, and hot pressing in Si3N4 dies. The resulting polycrystalline Bi2O2Se exhibits improved reproducibility, reduced sensitivity to thermal cycling, and characteristic transport values around sigma(RT) approximate to 500 S.m(-1) and S approximate to -300 mu V.K-1 at room temperature. This is a good starting point for further doping studies and a prerequisite of thermoelectric efficiency studies in the future, which can reveal the true thermoelectric potential of this material.	Bi2O2Se; polycrystals; transport properties; reproducibility; thermal cycling stability

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links