, (2)

где , , , - парциальные термо-ЭДС и проводимости дырок и электронов, n, m- подвижность дырок и электронов, причем >0, <0.

В рамках теории функционала плотности при использовании приближения FP LMTO (full potential linear muffin-tin orbital method) с помощью оболочки M-studio ''LMTART 6.20'' [6, 7] проведены расчеты зонной структуры для Zn и сплавов Zn-Cd, Zn-Cu, Zn-Al, Zn-In, Zn-Sn, Zn-Ge в основном состоянии.

Результаты расчетов (рис.2) показали, что легирование цинка индием и алюминием, а также германием и оловом, принадлежащим к III и IV группам периодической системы элементов Д.И. Менделеева соответственно, ведет к смещению уровня Ферми (ЕF) вглубь зоны проводимости по сравнению с ЕF для чистого цинка. Данный факт означает, что вклад, вносимый электронами в термо-ЭДС, возрастает, и модуль слагаемого ansn в формуле (2) увеличивается. Это, в свою очередь, и приводит к уменьшению значения a в сплавах систем Zn-Al, Zn-In, Zn-Sn, Zn-Ge. При легировании цинка медью положение уровня Ферми понижается (рис.2 б), а значит, вклад дырок в термо-ЭДС возрастает. Исходя из формулы (1), значение a при этом также должно увеличиваться, что и подтверждается данными эксперимента (рис.1). Положение ЕF в сплавах системы Zn-Cd не изменяется при возрастании концентрации кадмия. При этом значение термо-ЭДС a этих сплавов также не изменяется.

а) б)

в) г)

а) - Zn; б) - Zn - 5 ат.% Cu; в) - Zn - 5 ат.% In; г) - Zn - 5 ат.% Sn;

Рис.6. Зонная структура цинка и его сплавов

Таким образом, образование пересыщенного твердого раствора в фольгах не изменяет значения термо-ЭДС a в сплавах системы Zn-Cd, ведет к возрастанию его значения при легировании медью. В сплавах систем Zn-Al, Zn-In, Zn-Sn и Zn-Ge наблюдается уменьшение термо-ЭДС вследствие изменения концентрации носителей заряда.