Разработка технологии изготовления материалов состава Bi2SexTe1-x и исследование термоэлектрических микромодулей на их основе
Диссертация
В основе работы лежат три термоэлектрических эффекта. Эффект Зеебекавозникновение электрического напряжения в цепи, состоящей из двух проводников, места соединения которых находятся при разной температуреэффект Пельтье — выделение или поглощение тепла на контактах двух проводников при протекании через них электрического токаэффект Томсонавыделение или поглощение тепла в проводнике, находящемся… Читать ещё >
Содержание
- Глава. L Концентрационные неоднородности в термоэлектрических сплавах и ветвях термоэлектрических модулей
- 1. 1. Структура и фазовые равновесия в сплавах Bi-Te-Se
- 1. 2. Структура и фазовые равновесия в сплавах Si-Ge
- 1. 3. Влияние концентрационных и структурных неоднородностей на электрофизические свойства сплавов
- 1. 4. Явления на контактах ветвей термоэлектрических модулей и их долговечность в процессе эксплуатации
- Глава 2. Техника и методика экспериментальных исследований
- 2. 2. Физические основы рентгеноспектрального микроанализа анализа полупроводниковых сплавов
- 2. 3. Приготовление образцов и стандартов для исследования
- 2. 4. Возможности растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа при исследовании термоэлектрических сплавов и блоков
- 2. 5. Исследование концентрационных неоднородностей сплавов
- 2. 6. Исследование контактных соединений в термоэлектрических блоках
- 2. 7. Изучения влияния твердофазного взаимодействия на контактах на электрические свойства микромодульных блоков
- Глава 3. Исследование концентрационных неоднородностей в сплавах Sio, 68Geo,
- 3. 2. Результаты исследований концентрационных неоднородностей в сплавах кремний-германий
- 3. 3. Обсуждение результатов экспериментальных исследований
- 3. 4. Расчет влияния концентрационной неоднородности материала кремний-германий
- Глава 4. Разработка технологии изготовления материалов микромодульных термоэлектрических блоков на основе Bi2 Se0.3 Те27 и Bi2 Se0.6Te
- 4. 2. Результаты электронно-зондовых исследований сплавов
- 4. 3. Результаты измерений электрофизических свойств сплавов
- Глава 5. Исследование термоэлектрического блока изготовленного на основе материалов Bi2SexTeix
- 5. 1. Конструктивные особенности термоэлектрических блоков
- 5. 2. Результаты электронно-зондовых исследований и измерений электрофизических свойств микромодульных термоэлектрических блоков
- 5. 3. Обсуждение результатов и оценка долговечности работы микромодульного блока
Список литературы
- Иоффе А.Ф. " Полупроводниковые термоэлементы, И-во АН СССР, 1960 г. С 290
- Маносян Ю. Г Судовые термоэлектрические установки и устройства, Судостроение, 1968, 218 с
- Гарцман К.Г., Дедегкаев Т. Т., Бараш A.C., Парпаров Е. З., Гольцман Б. М. Концентрационные неоднородности в сплавах Bi2 Se0.3 Те2.7 и Bi2 Se0.6Te2.4 Изв. АН СССР сер. Неорганич. Материалы, т13 ,№ 7, 1977 г стр 1210 -1217.
- Schilz J,.Riffel M,. Pixius K,. Meyer H. J «Synthesis of thermoelectric materials by mechanical alloying in planetary ball mills» Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt (DLR), Institut fur Werkstoff-Forschung, binder Hohe, D-51 147, Ко In.
- Ландышев A.B., Малыхин Ю. А., Соколов A.A., Швангирадзе P.P., Щетинина Э. В. Диффузия висмута в сплав Bi2 Se0,3 Те2.7. Изв. АН СССР сер. Неорганические материалы, т.22, № 6, 1986 г, стр 915.
- Драбкин И.А. Влияние приконтактных явлений на термоэлектрические свойства ветви. Термоэлектрики и их применение Доклады VI Межгосударственного семинара (1998 г), Санкт- Петербург 1999г
- Силин Л.Л. Состояние разработок и задачи исследований по коммутации термоэлементов из сплавов кремний германий. — Физика и химия обработки материалов, 1971, № 2, с.116−125.
- Кубарев А. И,. Панфилов Е. А,. Хохлов Б. И. Надежность машин оборудования и приборов бытового назначения, Москва, Легпромбытиздат, 1987 г, стр. 334
- Горлов М. И,. Строганов А. В. Геронтология интегральных схем: долговечность алюминиевой металлизации. Петербургский журнал электроники. 1997, № 1, стр 2737
- Ландышев А.В., Лаврентьев А. А., Ландышев В. А. «Электронно-зондовые исследования микромодульных, термоэлектрических блоков» Микросистемная техника, № 2, 2005 г, стр. 6
- Драбкин И. А. Влияние приконтактных явлений на термоэлектрические свойства ветви. Термоэлектрики и их применение Доклады VI Межгосударственного семинара (1998 г), Санкт- Петербург 1999г
- Глазов В.М.,. Ятманов Ю. В. Термоэлектрические свойства полупроводниковых твердых растворов Bi2 Se0.6Te2.4 и Bi2 Sb 1.48 Tel. 53 Изв. АН СССР сер. Неорганические Материалы, т22, № 1, 1986 г стр36−40.
- Ландышев A.B., Малыхин Ю. А., Соколов A.A., Швангирадзе P.P., Щетинина Э. В. Диффузия висмута в сплав Bi0,48 Sbl, 52 ТеЗ. Изв. АН СССР сер. Неорганические материалы, т.26, № 10, 1990 г, стр 2072.
- Дик М. Г., Абдинов Д. Ш. Сопротивление переходного контакта и адгезионные свойства границы раздела твердых растворов системы Bi2Te3 -Bi2Se3 с эвтектикой Bi-Sn//. Изв. АН СССР. Неорган, материалы Т. 24. N 9. 1988. С. 1558−1559.
- Алиева Т. Д,. Ахундова Н. М,. Абдинов Д. Ш. Электронные и физико-химические явления в коммутационных контактах термоэлементов термоэлектрических охладителей «Прикладная физика» N 3, 1999 г.
- Чижевская С.Н.ДБелимова Л.Е., Земсков В. С., Косяков В. И., Малахов Д. В. Критическая оценка и согласование данных по фазовой диаграмме системы Bi-Те/УНеорган.материалы. 1994. Т.30. N.1. С.3−11
- Чижевская С.Н., Шелимова JI.E., Косяков В. И., Шестаков В. А. Критическая оценка и согласование данных по фазовой диаграмме системы Bi-Te-Se и кристаллической структуре сплавов разреза Bi2Te3-В128еЗ//Неорган.материалы. 1997. Т.ЗЗ. N.8. С.903−911
- Чижевская С.Н., Шелимова JI.E., Зайцева И. А. Критическая оценка и согласование данных по диаграмме состояния Вь8е//Неорган.материалы. 1994. T.30.N.11. С.1379−1387
- Чижевская С.Н., Шелимова JI.E. Критическая оценка данных по фазовой диаграмме системы Se-Te и структуре сплавов Sel-xTex в аморфном и кристаллическом состояниях//Ж.неорган.химии. 1997. Т.42. N.5. С.827−837 .
- McHugh J.P., Tiller W.A. Solid-Liquid Phase Equilibria in the Pseudo-Binary System Bi2Te3-Bi2Se3//Trans.Met.Soc.AIME. 1959. V.215. N.4. P.651−655
- Банкина В.Ф., Абрикосов H.X. Система Bi2Te3-Bi2Se3//)K.HeopraH.xHMHH. 1964. T.9. N.4. C.931−936
- Miller G.R., Che-Yu Li, Spencer C.W. Properties of Bi2Te3-Bi2Se3 Alloys//J.Appl.Phys. 1963. V.34. N.5. P.1398−1400
- Абрикосов H.X., Банкина В. Ф., Порецкая JI.B., Скуднова Е. В., Шелимова JI.E. Полупроводниковые соединения, их получение и свойства. М.: Наука. 1967. 174 с.
- Misra S., Bever М.В. On the solid Solutions of Bismith Telluride and Bismuth Selenide//J.Phys.and Chem.Solids. 1964. V.25. N. l 1. P.1233−1241
- Ullner H.A. Strukturuntersuchungen am System Sb2Te3-xSex//Ann.Phys. 1968. V.21. N. l-2. P.45−56
- Dumas F., Brun G., Liautard B., Tedenac J.C., Maurin M. New Contribution in the Study of the Bi2Te3-Bi2Se3 System//Thermochim.Acta. 1987. V.122. N.l. P.135−141
- Гордякова Г. Н., Кокош Г. В., Синани С. С. Изучение термоэлектрических свойств твердых ратсворов Bi2Te3-Bi2Se3 ЖТФ, т.28, № 1, стр 3−17, 1958г
- Гольцман Б. М, Кудинов В. А., Смирнов И. А. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3. М Наука 1972 г. 320с
- Bland J.A., Basinsky S.J. The crystal Structure of Bi2 Te2 Se. Can. J. Phys. v39, № 7, pi040−1043, 1963.
- Орлов А.Г., Мелех. Б. Т. Спектрохимическое определение хлора, брома и йода в элементарном теллуре, Информационный технический листок, вып 1. ЛДНТПД962.
- Binary Alloy Phase Diagrams, Ed. Massalski T.B. Ohio: Amer. Soc. for Metals. Metals Park. 1986, v l, p 537−538,543−544.
- Nakajiama S. The Crystal Structure of Bi2 ТеЗ-x Sex. J Phys. Chem. Solids, v 24, № 3, p479−485, 1963.
- Ландышев А. В,. Лаврентьев А. А,.Ландышев В. А. «Исследование влияния концентрационных неоднородностей в сплавах Bi2 SeO, 3Te2,7 и Bi2SeO, 6Te2,4 на их термоэлектрические свойства» Нано и Микросистемная техника, № 2, 2004, стр8−13.
- Bhide V.G., Patlci В.А. X-Ray Spectroscopy Investigation of Bismuth Selenide, Bismuth Telluride and their alloys. J.Phys. Chem. Solids v32,№ 7, p 1565−1571, 1971.
- Полинг Л. Общая химия. M.: Мир. 1974. 846 с.
- Хансен И, Андерко В, Структура двойных сплавов, т.2, 1962 г, стр
- Горюнова В. А Сложные алмазоподобные полупроводники, И-во «Советское радио» М 1968 стр. 268.
- Дашевский. М. Свойства сплавов кремний-германий. Реферат. Московский институт стали сплавов, 2006 г.
- Помозов Ю.В., Соснин М.Г.,.Хирунепко Л. И, В. И. Яшник, Абросимов Н. В., Шрёдер В., Хёне М. «Кислородсодержащие радиационные дефекты в Sil-xGex» ФТП, 34, 9, 1030−1034 (2000)
- Саидов А.С.,.Кутлимранов А. М, Сапаев Б. Р,.Давлатов У. Т «Спектральные и вольт-амперные характеристики Si-Si 1-xGex гетероструктур, полученных методом жидкофазной эпитаксии» Письма в ЖТФ, 27, 8,26−35 (2001)
- Атабаев И.Г.,.Матчанов Н. А, Бахранов Э. Н. «Низкотемпературная диффузия лития в твёрдые растворы кремний-германий» ФТТ, 43, 12, 21 402 141 (2001)
- Levitas A., «Electrical properties of germanium-silicon alloys,». Phys. Rev., vol. 99, pp. 1810−1814, 1955. J.
- Оделевский В.И. «Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем в статистической смеси невытянутых частиц» Журнал технической физики т.21, вып. 6. 1951 г стр 678−685
- Айрапетянц C.B. «Термоэлектродвижущая сила и добавочная теплопроводность статистической смеси» Журнал технической физики т XXVII, 1957 г, стр 479−483.
- Кудинов В. А,. Мойжес Б. Я., «Эффективные термоэлектрические свойства для различных типов неоднородностей» ФТТ, т7,1965 г, стр 2309.
- Справочник по пайке. Под. Редакцией И. Е. Петрунина. М. Машиностроение, 1984 г, 400 с.
- Todd M, Ritzer, Paul G. Lau, Andy D. Bogard. A Critical Evaluation of Today’s Thermoelectric Modules. TE Technology, Inc. 1590 Keane Drive, Traverse City. 16th International Conference on Thermoelectrics Dresden, Germany (1997).
- Федоров М.И.,. Соломкин Ф. Ю, Зайцев В. К., Еремин И. С. Исследование физико-химического взаимодействия в контакте высшего силицида марганца с хромом Термоэлектрики и их применение Доклады VII Межгосударственного семинара (2000 г), Санкт- Петербург 2000г
- Гуров К.П., Угасте Ю. Э., Карташкин Б. А. Взаимная диффузия в многофазных металлических системах. М. Наука, 1981, 352с
- Ландышев А.В., Козаков А. Т., Битюцкая Л. В. Исследование поверхности сплава (Bi, Sb)2Te3 электронно-зондовыми методами. Микросистемная техника № 7, 2003, стр42−45
- Гельдгет Д.М., Дамашевский З. М. Влияние отжига на воздухе на электрофизические свойства твердых растворов п- типа в системе Bi2Te3-Sb2Te3 Изв.АН СССР, сер. Неорг.материалы.т19,№ 8, 1983, стр 1307−1312
- Горлов М.И., Королев С. Ю., Кулаков А. В., Строгонов А. В. Расчет надежности интегральных схем по конструктивно-технологическим данным. Воронеж: Издательство Воронежского университета. 1996. 80 с.
- Roellig Mike, Dudek Rainer, Wiese Steffen, at all, Fatigue analysis of miniaturized lead-free solder contacts based on a novel test concept Microelectronics Reliability Volume 47, Issues 2−3, February-March 2007, Pages 187−195
- Scarpulla John R. Reliability and Qualification Challenges for R.F. Devices. The Aerospace Corporation, Los. Angeles, C.A.
- Buist R.J. «Methodology for Testing Thermoelectric Materials and Devices», CRC Handbook of Thermoelectrics. CRC Press, Inc., 1995.
- Castaing R., Doctoral Thesis, University of Paris, 1951
- Физические основы рентгеноспектрального локального анализа. Под редакцией Боровского И. Б. И-во Наука, Москва 1973, стр 312
- Практическая растровая электронная микроскопия/ под ред.
- Гоулдстейна Дж и Яковица М, Мир 1978, 656с
- Бирке JI. Рентгеноспектральный анализ с помощью электронного зонда, Металлургиздат, 1966 г, с 280
- Микроанализ и растровая электронная микроскопия. Под редакцией. Морис Ф, Мени J1.,. Тиксье Р, Под редакцией Боровского И. Б. И-во «Металлургия» 1985, стр407.
- Энок Ж, Рентгеновская флуоресценция возбужденная тормозным спектром электронов. Физические основы рентгеноспектрального локального анализа. Под редакцией И. Б. Боровского И-во Наука, Москва 1973, стр 312.
- Duncumb Р, Shields Р.К., The electron microprobe, J. Wiley and Sons, Inc. New York, p 284,1966.
- Боровский И.Б., В.И. Рыдник Расчет интенсивности рентгеновского излучения при локальном рентгеноспектральном анализе. Заводская лаборатория, № 7, 1969г
- Reed S.I.B, Long I.V.P. X-Ray Optics and X-Ray Microanalysis, Academic Press, New York, London, 1969 p341.
- Бишоп Г. Измерение обратного рассеяния электронов от толстых мишеней. Физические основы рентгеноспектрального локального анализа. Под редакцией И. Б. Боровского И-во Наука, Москва 1973, стр 31
- Инструкция по эксплуатации рентгеновского микроанализатора МАР-3, Красногорский Оптико-механичиский завод. 1988 г.
- Яковиц X, Гейнрих К. Неопределенность во введении поправки на поглощение. Физические основы рентгеноспектрального локального анализа. Под редакцией И. Б. Боровского И-во Наука, Москва 1973, стр 179
- Растровый электронный микроскоп BS-300. Инструкция по эксплуатации. Фирма «Kovo-Tesla», г. Брно, ЧССР, 1986
- Ландышев A.B., Швангирадзе P.P., Щетинина Э. В. " Детектор электронов для рентгеновского микроанализатора" Авт. Свидетельство СССР № 845 673 от 6.03.1981 г.
- Ландышев A.B., Малыхин Ю. А., Швангирадзе P.P. «Детектор электронов» Авт. Свидетельство СССР № 1 040 971 от 10.05.1983г
- Шевцова С. И, Козаков А. Т., Фесенко Е. Г. и др. Идентификация фаз и изучение концентрационных неоднородностей керамических материалов методами статистического рентгеноспектрального микроанализа, Журнал Аналитической химии, т 44, вып1.1989г, стр45−50.
- Шевцова С. И, Козаков А. Т. Демьяненко В.А. Статистический подход при исследовании многофазных материалов методом рентгеноспектрального микроанализа. Зав. Лабратория № 9. 1992, стр 17−20,
- Шкода Л.Н., Асанов И. П., Хандрос В. О., и др Метод исследования фазового состава поверхности по данным Оже-спектроскопии с использованием кластерного анализа метода главных компонент. Поверхность, т11,1997 г, стр49−56.
- Ландышев A.B., Селиверстенко С. И., Швангирадзе P.P., Влияние фазового состава • сплавов на параметры гистограмм результатов рентгеноспектрального • микроанализа Журнал Аналитической химии, т 40, вып2.1985г, стр 258−262.
- Ландышев A.B., Селиверстенко С. И., Швангирадзе P.P., Определение состава фаз методом локального рентгеноспектрального анализа. Журнал Аналитической химии, т 40, вып2.1985г, стр 258−262. B.C.
- Батов Д.В.,. Иванов В. И, Пегов Л. С,.Петров В. И,. Степович М. А «Изучение структуры и состава толстых слоев карбида кремния, осажденного из газовой фазы» Изв. АН., серия физическая, т, 59, № 2, стр 35
- Филиппов В. В, Поляков H.H.,. Фролов П. В и др «Измерение сопротивления контактов металл полупроводник и контроль удельного сопротивления полупроводниковых пленок» Известия высших учебных заведений. Физика. 2003. Т. 46, N 7. — С. 79−86.
- Мс Vay G.L., DuCharme A.R. Physical Review В, Solid State, 1974, V.9, p. 627−631.
- Лукьянова Л.Н.,. Кутасов В. А,.Константинов П. П Эффективная масса и подвижность носителей в твердых растворов p-Bi2-x Sbx Те 3-у Sey ФТТ, т47, вып 2, 2005 г, стр. 224−228.
- Анатычук Л.И., Разиньков В. В. Тезисы докладов. Термоэлектрические пленочные приемники излучения микроваттного диапазона «XVIII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения» 25−28 мая 2004, Москва, Россия.
- Гмурман В.Е., Теория вероятностей и математическая статистика, М, Высшая школа, 2003 г, с 479