It is essential to develop energy production technologies using renewable energy sources that are infinitely supplied due to the finiteness of fossil fuels and environmental pollution issues. Thermoelectric technology is the technology that produces electricity from heat by using the Seebeck effect. Since thermoelectric materials can convert industrial waste heat into electric power, recent research on various thermoelectric materials has been conducted. Half-Heusler thermoelectric material is one of the promising materials due to its high Seebeck coefficient, mechanical robustness, and thermal stability, however, the figure of merit, ZT is low due to its relatively high thermal conductivity. The microstructure of thermoelectric materials has a significant effect on thermoelectric performance thus, microstructure analysis is an important factor to improve thermoelectric performance. In this study, we tried to improve the thermoelectric performance by adding Ta and Sb to the NbCoSn-based half-Heusler compound and reducing the grain size through a rapid solidification process. We observed that the lattice thermal conductivity calculated by Debye-Callaway model is different from the measured value. Transmission Electron Microscope (TEM) and Atom Probe Tomography (APT) were conducted and the existence of the secondary phases was observed.
화석연료의 유한함과 환경오염 이슈로 인해 무한하게 공급되는 신재생 에너지원을 이용한 에너지 생산 기술의 개발이 필수적이다. 열전기술은 제벡효과를 이용하여 열에서 전기를 생산하는 기술로 산업에서 낭비되는 폐열을 회수하여 전기로 변환할 수 있기 때문에 최근 다양한 열전재료에 대해 연구가 진행되고 있다. 하프 호이즐러 열전재료는 높은 제벡계수와 기계적 우수성, 열적 안정성으로 인해 각광받는 열전재료이지만 상대적으로 높은 열전도도로 인해 낮은 열전성능을 보인다. 또한 열전재료의 미세구조는 열전성능에 상당한 영향을 미치기 때문에 열전성능 향상을 위해서 미세구조 분석은 필수적인 요소이다. 본 연구에서는 NbCoSn계 하프 호이즐러 열전재료에 Ta과 Sb를 첨가하고 급속응고공정을 통해 결정립 크기를 감소시켜 열전성능의 향상을 시도하였다. 또한, 디바이-캘러웨이 모델로 계산하여 접근한 재료의 격자 열전도도가 측정을 통해 얻은 격자 열전도도와 차이가 있음을 확인하였고, 투과전자현미경 분석법과 원자단층촬영현미경 분석법으로 원자 단위 미세구조를 분석하여 이차상의 존재를 확인하였다.
