Структура й електронні властивості композитного гідроґенізованого титану з термічно розширеним графітом до та після відпалу у вакуумній печі
М. М. Якимчук1, Г. Ю. Михайлова1, І. Є. Галстян1,2, О. Ю. Герасимов1, Т. Д. Шатній1, М. О. Рудь1, Є. Г. Лень1,3
1Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
2Institute for Solid State Research, Leibniz IFW Dresden, 20 Helmholtz Str., 01069 Dresden, Germany
3Київський академічний університет НАН та МОН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримано: 11.10.2022; остаточний варіант - 21.09.2023. Завантажити: PDF
Попередні дослідження показали, що суміш гідроґенізованого Ti та терморозширеного графіту (ТРГ) як матеріял для катод термофотоемісійних перетворювачів енергії уможливлює істотно понизити температуру початку емісії електронів. В даній роботі досліджено зміну структурного стану й електронних властивостей наноструктурного матеріялу на основі гідроґенізованого титану з 0,53 ваг.% ТРГ за його відпалів за різних температур у вакуумній печі. Шляхом порівняння експериментальних і теоретичних значень електропровідности за різних густин порошкового матеріялу показано, що суміш гідроґенізований Ti–ТРГ може утворювати композит. Причиною цього є вагома роль інтерфейсів між складовими частинами композиту, а також перенесення заряду крізь ці інтерфейси. Встановлено, що короткочасне підвищення температури істотно та необоротньо змінює структуру кожної окремої складової композиту та її електропровідність; проте композит під час такого нагрівання не демонструє значних необоротніх змін, оскільки його структура й електрофізичні властивості є результатом одночасної дії багатьох стимульованих підвищеною температурою процесів. Показано, що тривалий відпал (упродовж 1,5 год.) матеріялу у вакуумній печі за ≅ 700 К і 900 К позбавляє даний композит вищеописаної термічної стабільности. Встановлено, що питома електропровідність композиту зростає після тривалого відпалу у вакуумі за температури у 700 К, а зі збільшенням температури відпалу до 900 К зменшується порівняно з попереднім випадком. За результатами аналізи температурних залежностей питомої електропровідности встановлено енергії активації електрокінетичних явищ у досліджуваному матеріялі та вперше експериментально доведено важливу роль електронної підсистеми в утворенні композиту та зміні його властивостей за різних термічних впливів, що важливо для створення «холодних» емітерів електронів.
Ключові слова: композитний матеріял, терморозширений графіт, гідроґенізований титан, електропровідність, термооброблення, термофотоемісійний перетворювач енергії.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i09/1041.html
PACS: 72.80.Tm, 73.30.+y, 73.40.-c, 79.60.Jv, 79.70.+q, 81.05.U-, 81.40.Rs