Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство освіти України
Прикарпатський університет імені Василя Стефаника
Запухляк Руслан Ігорович
УДК 669:621.315.592:54-165
Особливості термоелектричних властивостей
плівок PbTe та його аналогів
Cпеціальність 01.04.18 –фізика і хімія поверхні
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
Івано-Франківськ - 1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі фізики твердого тіла Прикарпатського університету
імені Василя Стефаника Міністерства освіти України.
Науковий керівник: заслужнний діяч науки і техніки України, доктор хімічних наук, професор Фреїк Дмитро Михайлович,
Прикарпатський університет імені Василя Стефаника, директор Фізико-хімічного інституту, завідувач кафедри фізики твердого тіла,
м. Івано-Франківськ.
Офіційні опоненти: лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, доктор фізико-математичних наук, професор Дмитрук Микола Леонтійович,
Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділом поляритонної оптоелектроніки,
м. Київ.
доктор технічних наук, професор Ашеулов Анатолій Анатолійович,
Інститут термоелектрики НАН України, провідний науковий співробітник,
м. Чернівці.
Провідна організація: Інститут фізики НАН України, лабораторія розмірних електронних явищ,
м. Київ.
Захист дисертації відбудеться 9 жовтня 1999 року о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К20.051.03 при Прикарпатському університеті імені Василя Стефаника за адресою: 76000, м. Івано-Франківськ, вул. Шевченка, 57, ауд. 115.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Прикарпатського університету (76000, м. Івано-Франківськ, вул. Шевченка, 57).
Автореферат розісланий 9 вересня 1999 року.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради В.М. Кланічка.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Ефективність використання термоелектричного матеріалу в першу чергу визначається його можливістю досягнення високих значень термоелектричної добротності (Z=/, де коефіцієнт термо-е.р.с., питома електропровідність, коефіцієнт теплопровідності) [1, 2].
Сполуки АIVBVI перспективні напівпровідникові матеріали для створення термоелектричних пристроїв, які працюють в інтервалі температур від кімнатної до 800-900 К [3]. Серед халькогенідів свинцю вигідно відрізняється своїми властивостями телурид свинцю: багатодолинний характер енергетичного спектру (N=4); низькі значення граткової теплопровідності (Г=2,09·10-2 Вт·К-1·см-1); порівняно високі рухливості носіїв (10 см·В-1·с-1); найбільше значення величини -1, що веде до суттєвого зростання максимального значення термоелектричної добротності (Zmax) [4, 5].
Збільшення відношення рухливості носіїв струму до теплопровідності речовини можна досягти введенням ізовалентних атомів заміщення за рахунок зростання розсіювання фононів і суттєвого зменшення коефіцієнта теплопровідності (Г). Ще одним важливим моментом підвищення Z є зростання коефіцієнта термо-е.р.с. для області сильного виродження за рахунок селекції носіїв за енергією бар’єрами на границях кристалітів чи на блоках зерен, що особливо ефективно для тонкоплівкового матеріалу [6]. У зв’язку із цим, задача підвищення термоелектричної добротності включає не тільки розробку технологічних методів покращення об’ємних параметрів плівок, але і методи цілеспрямованого створення визначених властивостей міжкристалічних та міжзеренних границь. Серед них слід відзначити як чисто технологічні (температурні умови вирощування, товщина плівки, рід підкладки, тощо), так і зовнішні фактори: термічний відпал, вплив кисню в процесі витримки, радіаційного опромінення та інше.
Не дивлячись на тривалі та багаточисельні дослідження телуриду свинцю, у літературі відсутні систематизовані дані відносно всього комплексу термоелектричних характеристик. Це частково пов’язано з тим, що різні автори досліджували тільки окремі сторони питання. Останнє ускладнює проблему оптимізації властивостей тонкоплівкового матеріалу та параметрів термоелектричних пристроїв. Крім того, для підвищення їх робочих характеристик необхідне чітке розуміння фізичних процесів, що відбуваються в базовому матеріалі при його експлуатації у визначених умовах. Розв’язання цих завдань може відкрити нові можливості практичного використання телуриду свинцю та його аналогів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в лабораторіях кафедри фізики твердого тіла та Фізико-хімічного інституту при Прикарпатському університеті імені Василя Стефаника.
Дисертаційне дослідження є складовою частиною комплексних науково-технічних програм Міннауки України “Розробка прогресивних технологій складних напівпровідникових плівок на основі сполук AIVBVI для пристроїв електроніки (проект 05.44.06//27-93)” та тематичного плану НДДКР Міносвіти України “Вплив зовнішніх факторів на електронні процеси в тонких напівпровідникових плівках халькогенідів свинцю і олова” (додаток № 2 до наказу № 330 Міністра освіти України від 13.12.1996 р.).
Робота виконана при частковому сприянні Міжнародної Соросівської Програми підтримки освіти в галузі точних наук (грант № GSU052281), а також Кабінету Міністрів України (рішення колегії від 26 березня 1997 р, протокол № 4/7-6 та постанови Президії і Комітету по Державних преміях України в галузі науки і техніки від 5 травня 1997 р. № 2 про присудження стипендії Кабінету Міністрів України для молодих вчених).
Мета і задачі дослідження полягають у встановленні закономірностей впливу структури, умов вирощування і зовнішніх факторів (термічного відпалу, радіаційного опромінення, легування) на термоелектричні характеристики плівок телуриду свинцю та його аналогів.
Для досягнення поставленої мети розв’язані такі задачі:
Об’єктом дослідження були плівки і кристали телуриду свинцю та його аналоги PbTe:In(I), PbTe-SnTe:In, Pb-XSnXTe-YSeY, PbSe.
НАУКОВА НОВИЗНА ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ
Практична цінність одержаних результатів визначається використанням досліджуваних матеріалів у термоелектричних перетворювачах енергії та одержанням систематизованих даних про їх оптимальні значення в залежності від технології вирощування, впливу зовнішніх факторів (температура, опромінення, домішки), які необхідно враховувати при виготовленні відповідних пристроїв з керованими та стабільними характеристиками. Практичні результати роботи захищені чотирма патентами України, а наукові результати публікацій використовуються в навчальному процесі Прикарпатського університету імені Василя Стефаника при читанні спецкурсу магістрам та аспірантам “Термоелектричні матеріали і пристрої”.
Достовірність та обгрунтованість отриманих результатів забезпечені:
Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментальних досліджень, описаних в дисертації, а також участі в обговоренні результатів, отриманих автором і його колегами, їх інтерпритації, написанні та оформленні статей. Основні наукові результати оригінальні, ряд з них захищені патентами і доповідалися автором на наукових конференціях і семінарах. У працях, виконаних разом з іншими співавторами, дисертант особисто визначав завдання і їх виконував [1, 2, 4, 6, 11, 12]; готував об’єкти для досліджень і безпосередньо виконував вимірювання [9, 10]; особисто робив розрахунки [3, 5]. Автор приймав участь у підготовці та проведенні ряду міжнародних конференцій з фізики і технології тонких плівок.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались і обговорювались на:
IV Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. –Івано-Франківськ. –.
V Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. –Івано-Франківськ. –.
Научно-техническая конференция “Техника и физика электронных систем и устройств”. –Сумы. –.
International workshop on advanced technologies of multicomponent solid films and structures and their application in photonics. –Uzhgorod. –.
Публікації. За темою дисертації опублікована 31 робота: з них 6 статей в реферованих журналах (1 одноособова), 4 патенти, 11 статей у збірниках і вісниках (з них 1 одноособова), а також 10 доповідей на конференціях; 12 щойно названих робіт наводяться в списку публікацій у кінці автореферату.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків та списку використаної літератури. Обсяг дисертації складає 157 сторінок машинописного тексту, вона містить 57 рисунків і 20 таблиць. Список використаних джерел нараховує 124 найменування.
У вступі обгрунтована актуальність роботи, сформульована мета і задачі досліджень, наведена наукова новизна дисертації та її практична цінність. Представлені відомості про апробацію роботи та публікації.
У першому розділі описано основи теорії термоелектричних явищ. Зроблена оцінка ефективності твердих тіл як термоелектричного матеріалу. Перший розділ завершується висновками з аналітичного огляду, метою та завданнями дослідження.
У другому розділі описана технологія вирощування тонких плівок телуридів свинцю та твердих розчинів на їх основі з парової фази методом гарячої стінки. Дана характеристика основних методик дослідження термоелектричних властивостей матеріалу. Особливу увагу звернено на методику вимірювання теплопровідності тонких плівок.
Третій розділ присвячений дослідженню впливу технологічних факторів вирощування у методі гарячої стінки на термоелектричні властивості плівок PbTe. Вивчено термоелектричні властивості при ізохронному відпалі у вакуумі, атмосфері кисню, а також при радіаційному опроміненні.
Дослідженню залежностей основних термоелектричних параметрів кристалів PbTe n- і р-типу провідності, а також його аналогів відведений четвертий розділ роботи.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ
І. Термоелектричні властивості монокристалічних і полікристалічних плівок телуриду свинцю. Досліджено залежність термоелектричних параметрів тонких плівок n-PbTe, осаджених на сколи (111) монокристалів BaF і аморфну поліамідну стрічку ПМ-1 у методі гарячої стінки від технологічних факторів: температури випаровування (ТВ), стінок камери (ТС) та осадження (ТП). Параметрами оптимізації вибрано коефіцієнт термо-е.р.с. (), питома електропровідність (), термоелектрична добротність (Z=/, де коефіцієнт теплопровідності). Показано, що ці залежності мають вигляд поліномів другого порядку. Так, зокрема, для плівок:
PbTe/(111)BaF
Z, K-1=-3,409·10-3+0,117·10-4·ТП-0,059·10-4·ТВ+0,077·10-4·ТС-1,524x
x10-9·ТП·ТВ-1,168·10-8·ТП·ТС+1,085·10-8·ТВ·ТС-1,964·10-10·ТП- (1)
-1,977·10-9·ТВ-0,565·10-8·ТС.
PbTe/ПМ-1
Z, К-1=-0,515+0,872·10-5·ТП+5,393·10-4·ТВ+7,647·10-4·ТС+0,063x
x10-5·ТП·ТВ+0,033·10-5·ТП·ТС-0,026·10-5·ТВ·ТС- (2)
-0,084·10-5·ТП-0,041·10-5·ТВ-0,043·10-5·ТС.
Рис. 1. Залежність термоелектричної добротності Z плівок n-PbTe/(111)BaF (а) і n-PbTe/ПМ-1 (б) від температур осадження ТП та стінок камери ТС у методі гарячої стінки (температура випаровування ТВ, К: 818 (а), 759 (б)).
Таблиця 1.
Оптимальні значення термоелектричних параметрів та технологічних факторів монокристалічних та полікристалічних плівок n-PbTe, вирощених з парової фази методом гарячої стінки
|
Параметри оптимізації |
Оптимальні значення |
Експеримен-тальні значення |
|||
|
Фактори |
Параметри |
||||
|
ТП, К |
ТВ, К |
ТС, К |
Y |
||
|
PbTe/(111)BaF |
|||||
|
, мкВ·К-1 |
|||||
|
, Ом-1·см-1 |
|||||
|
, Вт·К-2·см-1 |
,9·10-5 |
,7·10-5 |
|||
|
Z, К-1 |
,7·10-3 |
,6·10-3 |
|||
|
PbTe/ПМ-1 |
|||||
|
, мкВ·К-1 |
|||||
|
, Ом-1·см-1 |
|||||
|
, Вт·К-2·см-1 |
,4·10-5 |
,3·10-5 |
|||
|
Z, К-1 |
,6·10-3 |
,7·10-3 |
Графічне представлення аналітичних залежностей (1), (2) зображено на рис. 1. В таблиці наведено знайдені технологічні фактори, при яких плівки PbTe мають максимальні термоелектричні параметри.
Причиною значно більших значень коефіцієнта термо-е.р.с. () та термоелектричної добротності (Z), полікристалічних плівок PbTe на ПМ-1, порівняно з монокристалічними на BaF (рис. 1, табл. 1), є ступінь структурної завершеності конденсату. Дрібнодисперсний матеріал, у випадку осадження на аморфну підкладку ПМ-1, характеризується сильно розвинутою міжзеренною структурою і утворенням потенціальних бар’єрів. Це приводить до зростання коефіцієнта термо-е.р.с. () та зменшення граткової теплопровідності (г) через значне розсіювання фононів на структурних дефектах.
ІІ. Термоелектричні властивості тонких і товстих плівок телуриду свинцю. Вивчено особливості термоелектричних параметрів тонких (товщина 0,05-0,5 мкм) і товстих (товщина 1,0-10 мкм) плівок n-PbTe. Показано, що для тонких плівок в області низьких температур 80-200 К концентрація носіїв зменшується з ростом температури. При подальшому підвищенні температури концентрація, як і в товстих
Рис. 2. Залежність пікових значень термоелектричних параметрів тонких плівок PbTe від товщини.
плівках, зростає. Температурні залежності інших термоелектричних параметрів тонких і товстих плівок подібні між собою: рухливість носіїв струму у всьому інтервалі має чітко виражену тенденцію до спадання; питома електропровідність зменшується; інші термоелектричні параметри , Z, ZT з температурою мають явно виражений максимум (200 К). При цьому збільшення товщини тонких плівок приводить до зростання термоелектричних параметрів при 200 К у 2-2,5 рази (рис. 2). Для товстих плівок встановлено концентраційну залежність пікових значень термоелектричних параметрів. Вони мають максимум для концентрації електронів (1-3)·10 см-3 (рис. 3).
Рис. 3. Залежність пікових значень термоелектричних параметрів товстих плівок PbTe від концентрації носіїв.
Зауважимо, що максимальні значення термоелектричних параметрів тонких плівок (рис. 2) приблизно у два рази більші за ці ж значення для товстих (рис. 3). Останнє пов’язано із різним механізмом розсіювання носіїв. Розрахунок показав, що для тонких плівок переважає розсіювання електронів на поверхнях плівки, тому довжина вільного пробігу носіїв визначається її товщиною і не залежить від енергії носіїв. У зв’язку із цим питома електропровідність тонких плівок на порядок більша, ніж для товстих, що і обумовлює помітне зростання їх термоелектричної добротності.
ІІІ. Вплив відпалу у вакуумі на термоелектричні властивості плівок телуриду свинцю. Термічний ізохронний відпал плівок р-PbTe у вакуумі на початковому етапі веде до суттєвих змін термоелектричних параметрів (табл. 2). Так, зокрема, мають місце зменшення концентрації дірок та питомої електропровідності, зростання коефіцієнта термо-е.р.с. та рухливості, а також , Z та ZT (табл. 2). При цьому слід відмітити дві особливості: великі значення коефіцієнта термо-е.р.с. плівок p-PbTe, відпалених при 500 К; зміна знаку провідності з р- на n-тип при температурі відпалу 600 К (табл.2).
Зменшення концентрації дірок на початкових етапах відпалу плівок у вакуумі пов’язане із збідненням приповерхневого шару халькогеном, вакансії якого у кристалічній гратці PbTe є електрично активними і генерують вільні електрони. Це і веде до зменшення концентрації дірок (табл. 2): утворення на поверхні інверсної області n-типу. З підвищенням температури чи часу відпалу мають місце процеси амбіполярної дифузії вакансій телуру і електронів (е-) вглиб плівок і утворення двошарової р-n-структури. Відпал плівок при 600 К на протязі години приводить до перетворення плівки р-типу в електронну (табл. 2). Значне зростання коефіцієнта термо-е.р.с. на початкових етапах відпалу обумовлене переважанням процесів адсорбції кисню, який завжди є у системі, і формуванням потенціальних бар’єрів.
Таблиця 2
Термоелектричні параметри плівок р-PbTe при 200 К: свіжовирощених та відпалених у вакуумі на протязі 1 год.
|
Параметри плівок |
Свіжо-вирощені (p) |
Відпалені При 500 К (p) |
Відпалені При 600 К (n) |
|
n(p), 10 см-3 |
,6 |
,04 |
,17 |
|
, см·В-1·с-1 |
|||
|
, Ом-1·см-1 |
|||
|
, мкВ·К-1 |
-135 |
||
|
, 10-5 Вт·К-2·см-1 |
,14 |
,25 |
,04 |
|
Z, 10-4 K-1 |
,37 |
,67 |
,12 |
|
ZT, 10-2 |
,75 |
,34 |
,25 |
IV. Вплив кисню на термоелектричні властивості плівок телуриду свинцю. Важливим фактором, що впливає на комплекс термоелектричних властивостей плівок, є адсорбція атмосферного кисню їх поверхнею. Встановлено, що в окремих випадках кисень значно покращує термо-е.р.с. плівок телуриду свинцю. Для пояснення цього явища пропонується модель розсіювання носіїв на потенціальних бар’єрах. Внаслідок селективного розсіювання на бар’єрах, електрони з енергією меншою за енергію Фермі не приймають участі в явищах переносу. Високоенергетичні носії зберігають довжину вільного пробігу таку ж, як у бездефектному кристалі, тобто проходять через бар’єри. При цьому питома електропровідність () дещо зменшується, а коефіцієнт термо-е.р.с. () повинен зростати. Оскільки термоелектрична добротність пропорційна квадрату термо-е.р.с. (Z=/, де —коефіцієнт теплопровідності), то слід чекати значного покращення термоелектричних характеристик матеріалу. Оптимізм такого підходу підсилюється ще і тим, що бар’єрні структури інтенсивно утворюються в дисперсних плівках, що веде до зменшення ще й коефіцієнта теплопровідності.
Дійсно, при витримці плівок n-PbTe в атмосфері кисню із збільшенням його тиску питома електропровідність спочатку зменшується, а термо-е.р.с. зростає (рис. 4). Потім термо-е.р.с. змінює свій знак, досягає максимуму і при зміні тиску О спадає майже до атмосферного (рис. 4). Зауважимо, що коефіцієнт термо-е.р.с. витриманих у кисню плівок n-PbTe аномально великий і досягає понад 10 мкВ·К-1 (рис. 4). Термоелектрична потужність , маючи максимуми при 0,1 Па і 1,1 Па, загалом зменшується (рис. 4).
Рис. 4. Залежність термоелектричних параметрів плівок PbTe від тиску кисню.
У процесі відпалу “окислених” плівок у вакуумі має місце зростання концентрації електронів і їх рухливості. Питома електропровідність, як і термоелектрична потужність, при цьому зростають. Коефіцієнт термо-е.р.с. після початкового деякого зростання переважно зменшується.
Експериментальні результати можна пояснити, беручи до уваги те, що кисень діє як домішка, зв’язуючи на поверхні вільні та валентні електрони з об’єму зразка. При цьому всі енергетичні рівні напівпровідника викривляються таким чином, що рівень Фермі наближається до валентної зони і біля вільної поверхні утворюється область просторового заряду, збіднена електронами. Крім того, внаслідок сильно розвинутої у плівках мозаїчної структури в області границь зерен утворюються потенціальні бар’єри, які також змінюють енергетику поверхні, селективно впливаючи на носії заряду. Відзначені моделі дають можливість кількісно оцінити зміни термоелектричних параметрів напівпровідникового матеріалу при адсорбції його поверхнею кисню і добре пояснюють експериментальні результати (рис. 4).
Зауважимо, що великі значення коефіцієнта термо-е.р.с. в плівках n-PbTe, одержані при їх витримці в кисні, приводять і до збільшення їх термоелектричної потужності: ~ 20·10-5 Вт·К-2·см-1 в порівнянні з (0,5-1,5)·10-5 Вт·К-2·см-1 для неокислених плівок.
V. Радіаційне опромінення плівок PbTe та їх термоелектричні параметри. Активні елементи на основі тонких плівок PbTe функціонують у зонах активної радіації. У зв’язку із цим певний інтерес мають дослідження впливу іонізуючого випромінювання на властивості їх активних віток.
Нами вивчено вплив гамма-випромінювання на термоелектричні параметри плівок PbTe, осаджених на поліамідну стрічку ПМ-1.
Плівки піддавалися опроміненню у вакуумі і на повітрі гамма-квантами із енергією 1,25 МеВ від джерела Со, інтенсивність яких в каналі становила 10 Р·с-1. Дози опромінення доводилися до 2·10 Р.
Результати досліджень дозових залежностей термоелектричних параметрів тонких плівок PbTe наведені в таблиці 3. Слід звернути увагу на суттєву відмінність у зміні питомої електропровідності і коефіцієнта термо-е.р.с. плівок при опроміненні у вакуумі і в атмосфері кисню. Так, якщо опромінення плівок гамма-квантами у вакуумі приводить до зростання і зменшення , то радіаційна обробка плівок на повітрі веде до протилежних змін зменшення і зростання . Якщо при цьому термоелектрична потужність і добротність у першому випадку дещо зменшується, то опромінення і відпал на повітрі приводять до їх зростання (табл. 3).
Дозову залежність електричних параметрів плівок, опромінених у вакуумі, можна пояснити генераційно-рекомбінаційним механізмом утворення дефектів у вигляді пар Френкеля , . У випадку нескомпенсованих зразків n-типу, що маємо на досліді, зміна концентрації електронів пов’язана із утворенням позитивно заряджених вакансій телуру та міжвузлових атомів свинцю , які є донорами. Останнє і веде до зростання питомої електропровідності, що і спостерігається в експерименті (табл. 3).
При опроміненні плівок гамма-квантами на повітрі поряд із утворенням радіаційних дефектів має місце ріст потенціальних бар’єрів на границях зерен за рахунок радіаційно стимульованої і термічної дифузії кисню. Відомо, що адсорбований на поверхні плівок кисень дифундує в їх об’єм по границях зерен навіть при звичайній витримці на повітрі. Так як у процесі гамма-опромінення плівки нагріваються до 340-350 К, то інтенсивність дифузії зростає. Прискоренню дифузії вже прониклого у приповерхневий шар границь зерен кисню сприяють радіаційно стимульовані процеси. Локалізація кисню на границях зерен обумовлює як акцепторну дію, що веде до зменшення концентрації основних носіїв, так і утворення енергетичних потенціальних бар’єрів, які зменшують рухливість носіїв заряду. Іншою причиною зменшення концентрації електронів може бути радіаційно-стимульована дифузія надлишкового свинцю з об’єму кристалів на поверхню плівок або границі зерен. Всі ці ефекти і приводять до зменшення питомої електропровідності плівок при -опроміненні на повітрі (табл. 3).
Таблиця 3
Термоелектричні властивості плівок n-PbTe при опроміненні -квантами та відпалі на повітрі.
|
Термоелектричні параметри |
n, 10 см-3 |
, 10 см·В-1·с-1 |
, Ом-1·см-1 |
, мкВ·К-1 |
, 10-5 Вт·К-2·см-1 |
Z, 10-3 К-1 |
|
Вид обробки |
||||||
|
Початковий |
8,2 |
,4 |
,84 |
,15 |
||
|
Після опромінення у вакуумі (5·10 Р) |
,3 |
,5 |
,25 |
,01 |
||
|
Після опромінення на повітрі (5·10 Р) |
,1 |
,9 |
,79 |
,62 |
||
|
Після термічного відпалу на повітрі (350 К, 14 год.) |
,8 |
,2 |
,58 |
,57 |
Підтвердженням реальності цих процесів є аналогічна зміна електричних параметрів плівок при їх термовідпалі на повітрі (табл. 3).
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ
Запухляк Р.І. Особливості термоелектричних властивостей плівок PbTe та його аналогів. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.18 –фізика і хімія поверхні. Прикарпатський університет імені Василя Стефаника. Івано-Франківськ, 1999.
Вивчено закономірності впливу структури, електричних параметрів, умов вирощування і зовнішніх факторів (термічний відпал, радіаційне опромінення, легування) на термоелектричні характеристики плівок телуриду свинцю та його аналогів. Встановлено, що дрібнодисперсність, збільшення товщини в межах 0,05-0,5 мкм, ізотермічний відпал у вакуумі приводять до зростання термоелектричної добротності тонкоплівкового матеріалу. Термовідпал плівок n-PbTe у атмосфері кисню та їх радіаційне опромінення за рахунок утворення потенціальних бар’єрів на границях зерен при термодифузії і радіаційно-стимульваних процесах обумовлюють аномально високі значення термо-е.р.с.
#6.1. Ключові слова: тонкі плівки, коефіцієн термо-е.р.с., термоелектрична добротність, радіаційне опромінення, термічний відпал, термодифузія кисню, телурид свинцю.
#14.2. Запухляк Р.І. Особенности термоэлектрических свойств пленок PbTe и его аналогов. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук за специальностью 01.04.18 –физика и химия поверхности. Прикарпатский университет имени Василия Стефаника. Ивано-Франковск, 1999.
В диссертации к защите представлены результаты исследований, изложенные в 12 научных публикациях. Работа посвящена изучению термоэлектрических параметров пленок теллурида свинца n- и р-типа проводимости и их аналогов: PbTe:In(I), PbTe-SnTe:In, Pb-XSnXTe-YSeY, PbSe.
Изучено закономерности влияния структуры, электрических параметров, условий выращивания и внешних факторов (термический отжиг, радиационное облучение, легирование) на термоэлектрические характеристики пленок телурида свинца и его аналогов. Установленоио, что мелкодисперсность, увеличение толщины в пределах 0,05-0,5 мкм, изотермический отжиг в вакууме приводят к возрастанию термоэлектрической добротности тонкопленочного материала. Термоотжиг пленок n-PbTe в атмосфере кислорода и их радиационное облучение за счет образования потенциальных барьеров на границах зерен при термодифузии и радиационно-стимулированных процессах предопределяют аномально высокие значения термо-э. д.с. Подтверждено, что для твердого раствора (Pb,8Sn,2)-XІnXTe (0,02х0,15) коэффициент термо-э.д.с. при температурах высших за 250 К отрицательный. Установлено, что дополнительное легирование йодом до 0,1-0,3 ат. % кристаллов PbTe:In с малым содержанием In (0,001-0,002 ат. %) приводит к увеличению их термоэлектрических параметров.
#6.2. Ключевые слова: тонкие пленки, коэффициент термо-э. д.с., термоэлектрическая добротность, радиационное облучение, термический отжиг, термодифузия кислорода, телурид свинца.
#14.3. Zapuchlyak R.I. Features of thermoelectric properties of PbTe films and of their analogs. The manuscript.
A thesis on competition of a scientific degree of the candidate of physical and mathematical sciences of a speciality 01.04.18 – surface physics and chemistry. Pricarpathian university named after Wasyl Stefanyk. Ivano-Frankivsk, 1999.
There were investigated regularities of influence of a structure, electrical parameters, conditions of cultivation and external factors (thermal annealing, radiation exposure, doping) on thermoelectric properties of PbTe films and of their analogs. There was established, that fine-dyspersity, increasing of a thickness in the boundaries 0,05-0,5 microns, isothermal annealing at vacuum leads to an increasing of thermoelectric Q-factor of a thin-film material.
Thermoannealing of n-PbTe films at atmosphere of oxygen and their radiation exposure at the expense of formation of potential barriers on the boundaries of grains with thermodiffusion and radiation-stimulated processes predetermine the anomalous high values of the Thermo-e.d.f.
#6.3. Keywords: thin films, thermo-e.d.f. factor, thermoelectric Q-factor, radiation exposure, thermal annealing, thermodiffusion of oxygen, tellurid of lead.