РАЗНОНАПРАВЛЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО И ГАММА-ОБЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРНЫЕ И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК Bi₂Te₃–Sb₂Te₃

Аннотация

Развитие космических исследований и технологий радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) требует создания гибких термоэлектрических материалов, способных к стабильной работе в условиях экстремального радиационного воздействия. Однако разнонаправленные динамические эффекты корпускулярного и фотонного излучений на структурные свойства халькогенидных твердых растворов, нанесенных на полимерные подложки, остаются недостаточно изученными. В данной работе тонкие пленки состава 25% Bi₂Te₃–75% Sb₂Te₃ толщиной 0,790 мкм, выращенные на подложках из полиэтилентерефталата (ПЭТ) методом термического вакуумного испарения, подвергались облучению электронным пучком (флюенс до1×10¹⁵ экв/см²) и гамма-излучению (доза до 1×10⁷ Р). Морфологические, структурные и электрофизические параметры образцов были систематически проанализированы с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ), рентгеновской дифракции (РД), спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) и двухзондового метода измерений. Результаты выявили фундаментальное различие в механизмах деградации в зависимости от природы излучения. При критическом флюенсе электронов 1×10¹⁵ экв/см² сильные радиационные повреждения и распыление поверхностных атомов привели к формированию аморфизованно-металлизированного поверхностного слоя, что вызвало резкое падение коэффициента Зеебека. Напротив, гамма-облучение полностью сохранило морфологию поверхности, генерируя при этом однородные объемные пары Френкеля за счет эффекта Комптона. Это индуцировало последовательные циклы компенсации и декомпенсации (коагуляции дефектов), строго подчиняющиеся соотношению Писаренко — Мотта, при этом электропроводность падала до 0.12×10³ Ом⁻¹·м⁻¹ при дозе 1×10⁶ Р и восстанавливалась до 0.84×10³ Ом⁻¹·м⁻¹ при 1×10⁷ Р. Сделан вывод, что гамма-облучение служит инструментом инженерии объемных дефектов, тогда как высокодозная электронная бомбардировка необратимо снижает термоэлектрическую эффективность вследствие эрозии поверхности