Термоэлектрические свойства твердых растворов $n$-Bi$_2$Te$_{3-x-y}$Se$_x$S$_y$ при высоком давлении

В твердых растворах $n$-Bi$_2$Te$_{3-x-y}$Se$_x$S$_y$ с замещениями атомов в подрешетке теллура ($x$ = 0.27, 0.3, $y$ = 0 и $x$ = $y$ = 0.09) были исследованы термоэлектрические свойства под давлением до 8 GPa. Получено, что величины термоэдс и сопротивления уменьшаются с ростом $P$, а параметр мощности $\chi$ возрастает во всех составах и достигает максимальных значений при давлениях 2–4 GPa. Показано, что увеличение с давлением параметра $\chi$, который пропорционален произведению эффективной массы плотности состояний $m/m_0$ и подвижности носителей заряда $\mu_0$ в виде $(m/m_0)^{3/2}\mu_0$, определяется, в основном, ростом подвижности и зависит также от состава твердого раствора. В составе с замещениями Te $\to$ Se+S ($x$ = $y$ = 0.09) особенность зависимости $m/m_0$ от $P$ в области давлений, которым соответствуют максимальные значения параметра мощности, может быть объяснена существованием электронного топологического перехода. Повышение параметра мощности под давлением в твердых растворах $n$-типа Bi$_2$Te$_{3-x-y}$Se$_x$S$_y$ вместе с полученными ранее аналогичными данными для твердых растворов $p$-типа Bi$_{2-x}$Sb$_x$Te$_3$ с учетом оценок возможных изменений теплопроводности с ростом давления дают основания для создания термоэлементов с улучшенным значением термоэлектрической эффективности, которое может достигать 50–70% в области давлений 2–4 GPa.