Добро пожаловать в Институт Электронной Инженерии и Нанотехнологий имени «Д. Гицу»

Back

Повышение термоэффективности микро и наноструктурированных полупроводниковых материалов и нанокомпозитов на основе сплавов висмута для миниатюрных термоэлектрических преобразователей энергии

Код: 13.820.05.12/BF
Название: Повышение термоэффективности микро и наноструктурированных полупроводниковых материалов и нанокомпозитов на основе сплавов висмута для миниатюрных термоэлектрических преобразователей энергии
Программа: Билатеральные проекты Молдова – Белоруссия
Период выполнения проекта: 2013-2014
Координирующие институты: Институт Электронной Инженерии и Нанотехнологий им. «Д.Гицу» АНМ
Белорусский Государственный Университет, Минск, Республика Беларусь
Руководитель проекта: Николаева Альбина, др. хаб., доцент
Участники: Лаборатория Электроника Размерно-Ограниченных Структур
Ключевые слова: Нанотехнологии, наноструктурированные полупроводники, термоэлектричество, размерное квантование, анизотропия, термоэлектрическое охлаждение


Резюме:

Проект нацелен на поиск методов повышения термоэлектрической эффективности (ТЭ) наноструктур и нанотекстурированных материалов, используя как физические принципы, приводящие к повышению ТЭ, так и разработку новых технологий получения наноструктур и наноконструированных материалов на базе Bi и его полупроводниковых сплавов. Будут использованы несколько способов получения высокоэффективных ТЭ материалов. Одним из способов улучшения термоэлектрических свойств (ТС) будет изготовления наноструктур, нанонитей в стеклянной оболочке с различной кристаллографической ориентацией на базе полупроводниковых сплавов Bi. Известно, что кристаллографическая ориентация играет существенную роль как при реализации эффекта размерного квантования, ведущего к повышению ТЭ, так и в изучении и оптимизации анизотропии ТС с целью использования нитей в анизотропных ТЭ преобразователях энергии. Методы анизотропной деформации сжатия и растяжения наноструктур будут использованы для изучения влияния сечения поверхности Ферми, величины щели на ТС и их анизотропию.

Команда из Белоруссии будет разрабатывать методику изготовления фольгированных пространственно-неоднородных материалов с неоднородностями, размеры которых сравнимы с характерными длинами волн электронов или фононов. Для этих целей будет использоваться метод фольгирования неоднородных материалов с быстрой скоростью затвердевания и образованием микрозеренных включений (до нанометровых размеров) ведущих к уменьшению теплопроводности при изготовлении их в виде фольги из полупроводниковых материалов.

Исследования ТС нитей полупроводников различных длин, диаметров и составов будет производиться в интервале температур 4.2 – 300 К. Слабые магнитные поля будут использоваться для повышения магнито-термо-электрической эффективности устройств на базе микро и наноструктур, а магнитные поля до 14 Т и анизотропия деформаций различных видов топологических переходов будут использованы для осуществления перехода в бесщелевое состояние в сплавах Bi1-хSbх. Следует отметить, что нити в стеклянной оболочке обладают более высокой механической прочностью, надежно защищены от внешних воздействий и от механических повреждений как при монтаже, так и при практическом использовании, что является большим преимуществом при использовании исследуемых объектов в практическом приложении в качестве высокочувствительных термоэлектрических модулей.

На базе фольгированных наноструктурированных материалов будет создан макетный вариант многокаскадного микроохладителя.