Электрические свойства силицидов CoSi

Данные различных авторов о а, и, Rх моносилицида кобальта сильно отличаются друг от друга (см. табл. 35). Так, Никитин нашел, что при комнатной температуре о = 3600 ом-1*см-1. По его данным, повышение температуры приводит сначала к уменьшению электропроводности, а затем к ее росту при температурах выше 700° С. Коэффициент т. э. д. с. а несколько увеличивается по модулю и при повышении температуры проходит через пологий минимум (примерно — 70 мкв/град) вблизи 400° С. Отклонение от стехиометрического состава в полтора-два раза снижает электропроводность е-фазы.

По данным Майера и Млавского, удельная электропроводность CoSi при комнатной температуре составляет 8,3*10в3 ом-1*см-1 а коэффициент т.э.д.с. -80 мкв/град. Абсолютная величина последнего достигает максимума (-100 мкв/град) примерно при 300° С, а при 1000°C убывает до -52 мкв/град.

Более подробное исследование термоэлектрических свойств CoSi (на спеченных препаратах) провели Тамио и Тадао. Они использовали кобальт (99,3% Co), кремний двух сортов (99,9% и 99,99% Si) и готовили моносилицид методом горячего прессования. Судя по низким значениям электропроводности и т. э. д. с. (в сравнении с данными других работ — табл. 35), авторам не удалось синтезировать препараты строго стехиометрического состава. Поэтому неудивительно, что они в своих опытах не обнаружили снижения а и [а] при введении дополнительных присадок Co или Si в исследованные сплавы.

Значительно более чистые препараты исследованы Асанабе с соавторами. Моносилицид кобальта готовили сплавлением эквиатомных количеств кобальта (99,99%) и полупроводникового кремния.

Рентгеновский анализ подтвердил однофазность препаратов. Образцы для исследования температурных зависимостей (от 4,2 до 800° К) вырезали из слитков. Однако, несмотря на исключительную тщательность приготовления сплавов, электросопротивление в различных сериях образцов оказалось заметно разным.

Так, судя по графикам работы, при комнатной температуре о=4*10в3 ом-1*см-1, а при температуре 80° К о = 6*10в3 ом-1*см-1. В то же время в работе приводятся несколько иные значения a =7*10в3 ом-1*см-1. В интервале температур от 4,2 до 60° К электропроводность CoSi остается практически постоянной и равной а60°К = 70*10в3 ом-1*см-1.

Для коэффициентов т. э. д. с. и Холла в цитируемых работах также приводятся различные значения: а300°К = -50 мкв/град; RX300°K = -1*10в-2 см3/к и а300°К = -80 мкв/град, RХ300°К = -1,3*10в-2 см3/к. Примечательно, что образцы CoSi с большой электропроводностью имеют большую т. э. д. с. (!) и несколько больший коэффициент Холла. Коэффициент а в интервале температур 300—800° К уменьшается по модулю (от -80 до -65 мкв/град), а при понижении температуры от комнатной монотонно стремится к нулю. В то же время Rх между 4,2 и 60° К остается почти постоянным (-2,5*10в-2 см3/к) и снижается по модулю при повышенных температурах (RХ800°К = -0,3*10в-2 см3/к).

Высокая чувствительность интегральной т.э.д.с. (при 20—120° С) к изменению состава е-фазы отмечена в работе Зеленина и Сидоренко. Оказалось, что зависимость т.э.д.с. (по отношению к меди) от состава сплава имеет резко выраженный минимум (-83 мкв/град), соответствующий практически стехиометрическому CoSi (32,28% Si). Небольшое изменение содержания кремния (до 31,9 и 32,6% Si) приводит к существенному снижению модуля т.э.д.с. (—55 мкв/град).

Дальнейшее исследование коэффициентов переноса в CoSi было проведено Кайдановым и соавторами. В интервале температур от 80 до 500° К они изучали на монокристаллических образцах зависимости р(Т), а(T), Rx(T) и поперечный эффект Нернста — Эттингсгаузена (Q) для препаратов нестехиометрического состава (CoSi1,03 и Co1,03Si). При комнатной температуре были получены результаты, приведенные в табл. 36.

На монокристаллическом образце, полученном по методу Чохральского, Островский и Кренцис, также изучали зависимость р(Т) (от 60 до 360°К). При этом они получили довольно низкое значение электропроводности (о300°К = 4,3*10в3 ом-1*см-1).

Подробное исследование электрических и тепловых свойств монокристалла, полученного методом Бриджмена, проведено в широком интервале температур (от 4,2 до 1600° К) Никитиным, Тамариным и Тарасовым. В области низких температур авторами отмечен эффект фононного увлечения носителей тока. Судя по несколько меньшим значениям электропроводности и коэффициента термоэлектродвижущей силы, по сравнению с данными, полученными на образцах не меньшей чистоты, исследованный в работе монокристалл слегка отличался по составу от эквиатомного силицида CoSi.

Некоторые данные других авторов, исследовавших CoSi, приведены в табл. 35.

Моносилицид кобальта выделяется среди моносилицидов высокими значениями т. э. д. с. и коэффициента Холла при довольно высоком значении удельной электропроводности. В связи с этим, а также высокой жаростойкостью, CoSi является перспективным термогенераторным материалом. В частности, Никитин и Тарасов описали термогенератор, ветви которого были изготовлены из легированных моносилицида кобальта и одного из высших силицидов марганца.