Исследование наклонноконденсированных пленочных материалов для термоэлектрических преобразователей лазерного излучения

• Автор: Опаричев, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА И ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ литературный обзор

1.1. Классы материалов и эволюция их применения

в термоэлектрической технике.

1.2. Термодинамика и модели термоэлектрических преобразователей

1.3. Измерения лазерного излучения и термоэлементы

на поперечном термоэлектрическом эффекте

1.4. Геометрический образ анизотропнотекстурной модели структуры

плночных материалов и его экспериментальное определение

1.4.1. Изотропия, анизотропия и текстура

1.4.2. Текстура формы кристаллитов

1.4.3. Кристаллографическая текстура

1.4.4. Взаимосвязь пространственных распределений кристаллографических направлений
в поли кристаллических плнках с аксиальной текстурой
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛНОЧНЫХ НАКЛОННОКОНДЕНСИРОВАННЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ теоретическая часть
2.1. Особенности термоэдс в анизотропных средах
2.2. Модель наклонноконденсированных плнок
2.3. Оптимальные параметры микроструктуры наклонноконденсирован
ных плнок и комплексные критерии оптимизации эффективности материалов при термоэлектрическом преобразовании для наклонноконденсированных плнок.
2.4. Выбор и свойства материалов плночных наклонноконденсированных термоэлектрических преобразователей
2.5. Оценка чувствительности примнопрсобразующего элемента
при непрерывном излучении зонная характеристика.
2.6. Оценка формы выходного сигнала роли гребенчатости
поверхности примнопреобразующего элемента при действии короткоимпульсного излучения.
3. ФИЗИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАКЛОННОКОНДЕНСИРОВАННЫХ ПЛНОК ВИСМУТА, ТЕЛЛУРА И ХРОМА экспериментальная часть
3.1. Материалы, оборудование, методики получения плнок и
их исследования
3.2. Исследование микроструктуры и термоэлектрических свойств наклонноконденсированных плнок висмута
3.3. Исследование и сравнение полученных наклонноконденсированных плнок висмута, теллура и хрома
4. РЕАЛИЗАЦИЯ ПЛНОЧНЫХ НАКЛОННОКОНДЕНСИРОВАННЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
В ВИДЕ КОНТРОЛЛЕРОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
испытание опытных образцов в лабораторных и промышленных условиях
4.1. Контроллеры лазерного излучения и обоснование
перспективности их разработки.
4.2. Материаловедческий и конструкторскотехнологический аспект плночных наклонноконденсированных
термоэлектрических преобразователей.
4.3. Основные параметры созданных и исследованных плночных наклонноконденсированных термоэлектрических преобразователей.
ВЫВОДЫ.
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ


Изза перекрытия зон часть электронов валентной зоны переходит в зону проводимости, граничная энергия электронов и дырок примыкает к свободным состояниям, и проводимость вещества имеет металлический характер не требуется энергии для активации носителей заряда в свободные состояния например, как в полупроводнике или диэлектрике. Кроме цитируемых научных трудов, опубликованных в периодической научнотехнической литературе, в диссертации использовались конкретные сведения из юбилейных сборников 1, монографий 6, учебников , справочников и диссертаций . Как правило, групповое цитирование с . Рис. Схемы электронных структур металла а, полупроводника б, полуметалла б и безщелевого полупроводника г случайное вырождение зон и д фундаментальное вырождение зон. Полуметалл существенно отличается от полупроводника тем, что его электропроводность обусловлена основными атомами, а не примесными атомами или дефектами кристаллической структуры, как в полупроводнике. Изза малой степени перекрытия зон концентрация электронов и дырок в полуметалле значительно меньше обычно составляет см3, чем в металле. Поэтому электропроводность осуществляется малым числом электронов 0,1 электронатом, переходящих из зоны в зону и оказывается в полуметалле в раз меньше, чем у металла. Так, удельное электросопротивление полуметаллов находится на уровне СГ4 Ом см, что достигается и в вырожденных полупроводниках, однако, при больших концентрациях см3. Безщелевой полупроводник имеет края зоны проводимости и валентной зоны соответствующие одной той же энергии. При абсолютном нуле температуры Т О К вес состояния зоны проводимости свободны, а все состояния валентной зоны заполнены. Уровень Ферми совпадает с энергией краев вырожденных зон. Энергетическая щель может стать равной нулю вследствие либо случайного, либо фундаментального вырождения зон. Случайное вырождение зон, касающихся при одном значении волнового вектора к см. К случайному вырождению относится также ситуация, когда края зон соответствуют одинаковой энергии, но разным значениям волнового вектора к, т. Случайное вырождение может быть достигнуто при определенных величинах внешних изотропных воздействий всестороннего давления, температуры, легирования, не изменяющих симметрии кристаллической решетки. Эти же факторы, естественно, могут снять вырождение и привести к образованию щели в энергетическом спектре. Безщелевое состояние, возникающее вследствие случайного вырождения, реализуется преимущественно в твердых растворах РЬьхБпхГе, РЬьхБпхБе, ЬхБЬи и др. Фундаментальное вырождение зон обусловлено симметрией кристалла и реализуется в кристаллах с высокой симметрией, в основном кубической см. В пределах одной энергетической зоны состояния электронов различаются волновыми векторами к. Каждое состояние соответствует определенному вектору к. Фундаментальное вырождение не может иметь место при произвольном к. Бриллюэна, переходит в эквивалентное положение, в частном случае с оси 0 на ось 0 или с оси 1 на ось 1 1 1 вращения, отражения и др Иными словами, фундаментальное вырождение возникает лишь в точках зоны Бриллюэна высокой симметрии, в частности в точке 0, обладающей наивысшей симметрией. Фундаментальное вырождение может быть снято лишь под действием возмущения, понижающего симметрию кристалла одноосного сжатия и растяжения, магнитного поля. Под влиянием изотропного возмущения безщелевое состояние, связанное с фундаментальным вырождением, сохраняется. Фундаментальное вырождение зоны проводимости и валентной зоны реализуется у безшелевых полупроводников , , , xx, i. Безщелевые полупроводники используются в качестве примников и генераторов электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн, от радиоволн до инфракрасных. Если в полупроводниках i, , I и др. Эволюция взглядов на термоэлектричество началась с применения металлов и полупроводников, и ведт к использованию более эффективных материалов полупроводников для термоэлектрических генераторов, холодильников и стабилизаторов температуры. Наибольшей эффективностью обладают безщелевые полупроводники со случайным вырождением зон, а для измерительных целей полуметаллы и с и элементы.