Особенности электронной структуры и динамические свойства полупроводникового соединения CuAlO2

• Автор: Шульгин, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Основы физики термоэлектрических материалов

1.1. Краткая история открытия термоэлектричества

1.2. Термоэлектрические явления

1.3. Термоэлектрическая добротность полупроводниковых материалов

1.4. Физические свойства термоэлектрических полупроводников

1.5. Механизмы возникновения термоэдс

1.6. Основные методы повышения термоэлектрической эффективности

Глава 2. Методика эксперимента

2.1. Приготовление и кристаллическая структура образцов
2.2. Импульсные методы исследования сигналов ЯКР
2.3. Спектрометр ЯКР Tecmag - Redstone
2.4. Потоковый азотный криостат OPTCRYO 198М
Глава 3. Исследование образцов полупроводникового соединения СиАЮ
методом спектроскопии ЯКР 63,65Си
3.1. Введение
3.2. Кристаллическая структура и физические свойства соединения СиАЮ
3.3. Основы теории ЯКР для случая ядерного спина 1=3/
3.4. Спектр ЯКР 63,65Си в соединении СиАЮ
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Ядерное квадрупольное взаимодействие в полупроводниковом
соединении СиАЮ
4.1. Введение
4.2. Определение параметра асимметрии тензора ГЭП в полупроводниковом соединении СиА

4.3. Температурная зависимость частоты ЯКР б3Си в полупроводниковом соединении СиАЮг
4.4. Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список литературы

Введение
Актуальность темы. Поскольку электрическая энергия является наиболее удобной и универсальной формой энергии, то поиск и разработка наиболее эффективных методов ее получения имеют особое значение. Большое внимание было обращено в этой связи на твердотельные термоэлектрические преобразователи энергии (ТПЭ), которые имеют целый ряд преимуществ перед традиционными электрическими генераторами. К этим преимуществам относятся: простота конструкции, отсутствие движущихся частей, бесшумность работы, высокая надежность, возможность миниатюризации без потери эффективности. ТПЭ используются и в экологически чистых холодильных агрегатах, поскольку преобразование энергии с их помощью возможно в обоих направлениях. Теория термоэлектрического преобразования энергии с помощью полупроводниковых термоэлементов была впервые разработана школой выдающегося советского ученого - физика, академика А.Ф. Иоффе более полувека тому назад, она положила начало активному энергетическому применению термоэлектричества [1].
Несмотря на отмеченные преимущества термоэлектрического преобразования энергии, ему присущ серьезный недостаток - относительно низкая эффективность. Она ниже, чем у электрических генераторов или холодильников обычной конструкции, и поэтому ТПЭ не получили широкого распространения в промышленности. Возник лишь ряд областей применения, где их достоинства перевешивают их недостатки: источники электричества на космических аппаратах и в наручных часах, портативные холодильные агрегаты, охлаждение инфракрасных приемников и оптоэлектронные устройства. Однако для широких применений термоэлектрических преобразователей энергии необходимо существенное повышение их эффективности, но многолетние попытки ее увеличения пока не привели к принципиальному прорыву.
В последнее время интерес к разработкам ТПЭ заметно возрос и это связано в значительной степени с получением термоэлектрических материалов с

химического состава путем приготовления его твердых растворов и сплавов или путем выращивания новых химических соединений на его основе. Возникающие при этом изменения не сводятся только к вариации запрещенной зоны.
Известно, что РЬТе является одним из лучших термоэлектрических материалов, используемых для термоэлектрических генераторов в диапазоне температур 400-800К [2,3]. Его сплавы с SnTe и PbSe, т.е. тройные или четвертные твердые растворы типа Pbi.xSnxTei.YSeY, а также аналогичные сплавы (GeTe)!.x(AgSbTe2)x, называемые TAGS по первым буквам названий входящих в них элементов, в течение многих лет были лучшими термоэлектрическими материалами при температурах 700К. С точки зрения термоэлектрических применений, одно из основных преимуществ твердых растворов по сравнению с чистыми веществами - более низкая теплопроводность решетки, обусловленная рассеянием фононов на структурном беспорядке. Тог же самый беспорядок в гораздо меньшей степени отражается на электронах, поскольку в силу их большей скорости тепловая длина волны у электронов значительно больше, чем у фононов.
Напротив, введение в РЬТе элементов III третьей группы таблицы Менделеева: In, Ga и Т1 - отражается в основном на его электронных свойствах, приводя к появлению резонансных состояний на фоне разрешенных зон [2]. С точки зрения улучшения термоэлектрических свойств этого материала наиболее интересным оказывается добавление Т1 в концентрации до 2 ат.%, в результате чего на фоне валентной зоны РЬТе образуется примесная зона, расположенная примерно на 60 мэВ ниже потолка валентной зоны и имеющая ширину около 30 мэВ. Возникающие в окрестности примесной зоны резкие изменения плотности состояний могут при соответствующем выборе положения уровня Ферми приводить к существенному возрастанию термоэдс по сравнению с материалом, в котором такой зоны нет.
Поиск новых классов хороших термоэлектрических материалов - задача еще более сложная, чем модификация уже известных, и материалы,