Synthèse des études sur les thermoéléments. Nouveaux composés AgTlTe 1-x Se x

Au cours de cette etude, nous avons fait la synthese des theories qui ont pour objet d'ameliorer les thermoelements. Nous avons ensuite etudie les proprietes thermoelectriques des composes ternaires AgTlSe, AgTlTe, AgTl 0,95 TeSn 0,05 et AgTlTe 1-x Se x avec x= 0,1 ; 0,2 et 0,3. Ces composes ont une temperature de fusion voisine de 500°C. C'est donc dans la meme zone de temperature que les alliages a base de tellurure de bismuth qu'ils pourraient etre utilises comme thermoelements. Tous les echantillons etudies etaient de type p. Les proprietes que nous avons determinees nous ont permis d'estimer le facteur de merite thermoelectrique maximal que l'on peut obtenir avec chacun de ces materiaux en le dopant convenablement. Il ressort immediatement que AgTlTe est le compose le plus interessant, ou plutot celui qui permet les plus grands espoirs. L'estimation que nous avons obtenue pour son facteur de merite maximal est en effet tres elevee : Elle se situe a temperature ambiante 20% au-dessus du facteur de merite du meilleur element de type p que nous connaissions : (Bi 2 Te 3 ) 90 (Bi 2 Se 3 ) 5 (Sb 2 Se 3 ) 5 . Par rapport a ce dernier les proprietes electriques ne sont pas tres favorables mais par contre la conductibilite thermique de AgTlTe est 4 fois plus faible. Notre estimation est une indication fort encourageante pour la poursuite de cette etude. Toutefois elle ne permet pas encore d'affirmer que l'on pourra, avec AgTlTe, ameliorer le rendement des dispositifs thermoelectriques existants. En effet, il suffirait d'une erreur de 10% sur la mesure du coefficient de Seebeck pour modifier l'estimation d'un facteur 2. Une telle sensibilite doit nous inciter a la plus grande prudence dans nos affirmations. De plus, en s'approchant du dopage optimum plusieurs facteurs peuvent aussi bien ameliorer que deteriorer les proprietes du materiau (changement de mode de diffusion des porteurs ...). Ainsi notre estimation suppose que l'on puisse ajuster le dopage, ce qui necessite de trouver des impuretes dont la solubilite dans AgTlTe soit suffisante. Pour AgSbTe 2 par exemple, cela n'a pas ete possible alors que ce compose etait tres prometteur. Un programme actuellement en cours pour etudier l'influence d'une quinzaine d'impuretes differentes devrait permettre d'elucider ce point. Le principe de notre estimation est d'evaluer le role du dopage sur le facteur de merite. Mais il existe d'autres facteurs sur lesquels on peut agir pour l'ameliorer. Ainsi a-t-on souvent recours aux solutions solides pour diminuer la conductibilite thermique. Par exemple Bi 2 Te 3 optimise possede a temperature ambiante un facteur de merite Z de 0,66 10 -3 K -1 alors que par l'adjonction de 5% de Sb 2 Te 3 et 5% de Sb 2 Se 3 il atteint 3,4 10 -3 K -1 . En ce qui concerne AgTlTe cette voie ne semble pas prometteuse car sa conductibilite thermique est deja extremement faible et ne pourra sans doute pas etre beaucoup diminuee. Par contre d'autres alliages pourraient permettre d'augmenter la mobilite des porteurs, qui dans AgTlTe est assez faible. Ces indications pourront servir de ligne directrice pour la poursuite de cette etude qui comprendra donc deux volets : (¤) Recherche de dopants et optimisation du dopage deAgTlTe. (¤) Recherche de materiaux voisins de AgTlTe possedant de meilleures proprietes electriques. Ces materiaux pourraient etre recherches parmi les solutions solides comportant CuTlTe. Par ailleurs, il sera utile de preciser la nature de la transformation que nous avons rencontree a plusieurs reprises. Finalement, nous avons montre que le compose AgTlTe serait susceptible de supplanter les alliages a base de tellururede bismuth. Le travail qui reste a accomplir est important mais nous pouvons esperer qu'il debouchera sur un elargissement de l'utilisation des thermoelements.