Физико-технологические основы пленочных термоэлектрических преобразователей измерительного назначения

• Автор: Каримбеков, Мырзамамат Арзиевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 396 с. : ил

1. ПРЕДПОСЫЛКИ И ПОСТАНОВКА РАБОТЫ Концепция

1Л. Классы материалов и эволюция их применения

в термоэлектрической технике.

1.2. Термоэлектрические преобразователи как тепловые машины

1.3. Плночные термопарные термоэлектрические устройства

и их эволюция

1.4. Устройства на поперечном термоэлектрическом эффекте

и их эволюция

1.5. Аспект метрологии и постановки разработок на производство

2. РАЗВИТИЕ ПРИНЦИПОВ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

2.1. Модельные представления и критерии для выбора, разработки и совершенствования термоэлектрических материалов
2.2. Модельные представления для определения критериев выбора материалов термоэлектрических преобразователей измерительного назначения
2.3. Модели для оптимизации свойств
плночных термоэлек трических материалов
2.4. Методы повышения термоэлектрической эффективности
конденсированных плнок.
3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ОБРАЗ ПО ТЕОРЕТИКОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ АНИЗОТРОПНОТЕКСТУРНОЙ МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПЛНОЧНЫХ ГЮЛИКРИСТАЛДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Монокристаллы и поликристаллы, их структура и свойства, изотропия и анизотропия, моиотексгура и политекстура
3.2. Текстура формы кристатлитов
3.3. Кристаллографическая текстура
3.4. Взаимосвязь пространственных распределений кристаллографических направлений в поликристаллических
плнках с аксиальной текстурой
3.5. Экспериментальное исследование текстуры
плночных поли кристаллических материалов.
4. ФИЗИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ПЛНОК И ПЛНОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ВИСМУТА И СПЛАВОВ НА ЕГО ОСНОВЕ
4.1. Особенности зарождения и формирования, структурные и размерные эффекты и свойсша плнок висмута
4.2. Особенности испарения, структура и свойства плнок
сплавов висмута с сурьмой, свинцом и теллуром.
4.3. Размерные и контактные явления
в тонкоплночных композициях на основе висмута
5. ФИЗИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ПЛНОК СУРЬМЫ, ТЕЛЛУРА И ГЕРМАНИЯ
5.1. Структура и термоэлектрические свойства плнок сурьмы.
5.2. Структура и термоэлектрические свойства плнок теллура
5.3. Структура и термоэлектрические свойства плнок германия
6. ФИЗИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ПЛНОК ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА И ТЕЛЛУРИДА ВИСМУТА
6.1. Структура и термоэлектрические свойства
плнок теллурида свинца
6.2. Структура и термоэлектрические свойства
плнок теллурида висмута и твердых растворов на его основе
6.3. Исследование условий модифицирования плнок термоэлектрических материалов осаждением на их поверхность осгровковых покрытий металлов
7. ФИЗИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАКЛОННОКОНДЕНСИРОВАННЫХ ПЛНОК ВИСМУТА, ТЕЛЛУРА И ХРОМА
7.1. Обоснование выбора материала плнок
для термопреобразователей на эффекте поперечной термоэдс
7.2. Влияние условий получения на структуру и термоэлектрические свойства плнок.
7.3. Поведение ллнок при нагреве, отжиге и лазерном облучении
8. СОЗДАНИЕ МАКЕТОВ ПЛНОЧНЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИМНОГ1РЕОБР АЗУ ЮНЩХ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКТОРСКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ
НА ПОСТАНОВКУ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВ 8.1 Реализация плночных термоэлектрических преобразователей типа мозаика в виде контактных контроллеров температуры и широкоапертурных примников излучения.
8.2. Реализация плночных термоэлектрических преобразователей
типа звздочка в виде радиационного контроллера температуры
8.3. Реализация плночных теплоэлектрических преобразователей резистивнотермоэлектрического типа
в виде контроллеров давления газа и вакуума
8.4. Реализация плночных наклонноконденсированиых термоэлектрических преобразователей
в виде контроллеров лазерного излучения
8.5. Реализация плночных резистивных измерительных схем
для автоматических электронных потенциометров
8.6. Создание лабораторных измерительных методик
для плночных 1материатов
8.7. Постановка задачи о показателе качества динамических систем
ВЫВОДЫ
ЦИТИРУЕМАЯЛИТЕРАТУРА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Введение


При этом, если согласно термодинамике изменение равновесных состояний происходит обратимо, то теплопроводность осуществляется с конечной скоростью и поэтому термодинамика не применима. Таким образом, термодинамическое рассмотрение вынуждено заменяется рассмотрением стационарного состояния, не изменяемого со временем в каждой точке и термодинамически не обратимого. Теплопроводность для тепловою потока через плоскую бесконечно широкую тонкую пластинку плночный материал удобно рассматривать, используя тензор ку, а вдоль бесконечно длинного тонкого стержня тензор Гу. Изотерма вокруг точечного источника тепла подобны характеристическим указательным поверхностям теплового сопротивления. При этом сферическая форма изотерм соответствует изотропной среде и искажается для анизотропной среды. Линии тепловых потоков от точечного источника тепла при переходе от изотропной среды к анизотропной остаются прямыми, а линии максимального градиента температуры искажаются. Следующим важным шагом феноменологическою проникновения в природу теплопроводности является предположение о симметричности тензора ку ку. Это означает, что градиент температуры в направлении Х вызывает тепловые потоки в направлениях х2 и х3 определяемые коэффициентами к2 и к3 и те же радиенть температуры, направленные по х2 и по х3 вызывают равные тепловые потоки в направлении х определяемые коэффициентами к и к3. Здесь можно видеть возможность спиралеобразного распространения тепла в кристаллах, однако, до сих пор этот фасг не получает экспериментального подтверждения. Примирительным теоретическим шагом стало достаточно широкое, но без доказательств, утверждение, а именно, принцип Онзагера соотношение взаимностей. Он позволяет недостаточность классической термодинамики по существу, термостатики преодолеть введением термодинамики необратимых процессов и распространить ее на тепло и массонеренос. Принятие симметричности тензора не является логически исчерпывающим. Для однозначности необходимо расширить предположение о линейности связи потоков с обоими силами. Добавим условие неизменности сНу , а также условия и
дкдх 0. Следовательно, радиальный и циркулярный поток тепла, не обнаруживаемые экспериментально, отсутствуют и теоретически. Получается, что симметричность тензора ку в вакууме означает симметричность тензора к у в кристалле и, тем более, равенство нулю тензора ку в вакууме означает его симметричность. Симметричность физических явлений по отношению ко времени, т. I 1 явление классической и квантовой механики, для отсутствия магнитных полей, кориолисовых и лоренцовых сил, может быть распространена на большой круг явлений. Тогда имеем ЬуН ЬуН, где Н вектор, влекущий термодинамическую необратимость. Таким образом, идея термодинамики необратимых процессов аналогична идее второго начала термодинамики. Обе идеи аксиоматичны и обе идеи следствие опыта, допускающие статистические оценки. Структурные неоднородности в кристаллических материалах, а именно дефекты, примеси и градиенты упругих напряжений, оказывают сильное влияние на физические свойства. Особое место среди неоднородностей занимают примеси, которые наряду со структурными изменениями могут вызывать и сильные искажения электронного энергетического спектра, привести к изменению закона дисперсии, поверхности Ферми, скорость электронов, плотности электронных состояний. Свойством, в высокой степени, чувствительным, как и структура кристалла, так и к малейшим изменениям в электронном энергетическом спектре, является электропроводность, теплопроводность и, следовательно, термоэлектродвижушая сила. Между тем, термоэлектрические свойства даже химически чистых бездефектных кристаллов с трудом поддаются теоретической трактовке. Особенно это относится к переходным элементам и полуметаллам, электронные энергетические спектры которых наиболее сложны. А для них до сих пор остается открытым вопрос о механизмах, ответственных за рассеяние электронов в различных диапазонах температур. Тем не менее, интерес к влиянию дефектов очень велик, так как ничтожные добавки дефектов могут привести к изменению термоэдс на сотни процентов и даже изменить знак эффекта.