Влияние зоны тяжёлых дырок на термоэлектрическую эффективность сильно легированного теллурида свинца $p$-типа
Теоретически исследованы термоэлектрические свойства сильно легированного PbTe $p$-типа в интервале температур от 300 до 900 К. Расчеты основаны на трехзонной модели спектра PbTe, которая учитывает вклады в транспорт электронов и легких дырок в $L$-экстремумах и тяжелых дырок в $\Sigma$-экстремумах. Термоэлектрические величины оказались очень чувствительны к параметрам зоны тяжелых дырок. Наилучшее согласие с экспериментом достигается при $m_{hh}=5m_0$ и $E_{g\Sigma}=0.5$ эВ, когда все вычисленные кинетические коэффициенты и термоэлектрические величины хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными во всем диапазоне температур 300--900 К. Расчет воспроизводит значительное возрастание $ZT$ до величины около 1.2, обнаруженное недавно в сильно легированных образцах $p$-PbTe. Оказалось, что наибольшее значение $ZT$ соответствует той температуре, при которой вершины зон легких и тяжелых дырок совпадают по энергии, так что в валентной зоне возникает наиболее резкая особенность плотности состояний.