Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze
Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Proprietăţile termo-magnetice şi termo-electrice în micro şi nanofire pe baza semimetalului Bi


Autor: Para Gheorghe
Gradul:doctor în ştiinţe fizico-matematice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2012
Conducători ştiinţifici: Albina Nikolaeva
doctor habilitat, Institutul de Inginerie Electronica şi Nanotehnologii "D. Ghiţu"
Pavel Bodiul
doctor habilitat, conferenţiar cercetător, Universitatea Tehnică a Moldovei
Instituţia: Institutul de Inginerie Electronica şi Nanotehnologii "D. Ghiţu"
CSS: DH 02-01.04.10
Institutul de Fizică Aplicată al AŞM

Statut

Teza a fost susţinută pe 2 octombrie 2012 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 15 noiembrie 2012

Autoreferat

Adobe PDF document0.74 Mb / în română

Cuvinte Cheie

efecte dimensionale, nanofire, eficienţă termoelectrică, tranziţii topologice, deformare elastică

Adnotare

Structura tezei: introducere, cinci capitole, concluzii generale şi recomandări, bibliografie - 196 surse, 197 de pagini de text, 2 tabele şi 105 de figuri.

Numărul de publicaţii la temă:rezultatele obţinute au fost publicate în 54 de lucrări ştiinţifice şi 4 brevete de invenţie.

Domeniul de cercetare: structuri de dimensionalitate redusă, nanotehnologii, tranziţii topologice electronice, termoelectricitatea. Scopul şi obiectivele lucrării ştiinţifice: scopul prezentei lucrări a fost, în primul rând, obţinerea nanofirelor monocristaline din Bi în izolaţie de sticlă cu diametrul firului d < 100 nm, în care se realizează condiţiile de cuantificare dimensională şi are loc identificarea caracteristicilor de transport ale electronilor, precum şi cercetarea impactului dimensiunilor asupra proprietăţilor termoelectrice şi de transport ale electronilor. Evaluarea posibilităţilor de îmbunătaţire a eficienţei termoelectrice în fire pe bază de semimetale la astfel de acţiuni externe, cum ar fi câmpul magnetic, aliere, deformare elastică şi formularea recomandărilor pentru utilizarea acestor fire în convertoare termoelectrice de energie pentru diferite destinaţii.

Noutatea şi originalitatea ştiinţifică: pentru prima dată au fost obţinute fire monocristaline din Bi în înveliş de sticlă cu diametrul firelor d < 100 nm, în care a fost detectată manifestarea efectului cuantic dimensional pe dependenţele rezistenţei electrice şi a forţei termoelectromotoare în funcţie de temperatură, grosime şi deformare. Experimental s-a demonstrate faptul că, cu ajutorul alierii, întinderii elastice şi al câmpului magnetic este posibilă gestionarea tranziţiei semiconductor-semimetal şi a raportului contribuţiei electronilor şi golurilor în forţa termoelectromotoare în firele de Bi pur şi aliate cu impurităţi acceptoare şi donore, care este un factor primordial pentru obţinerea ramurilor de tipul n şi p pentru convertoarele termoelectrice de energie.

Semnificaţia teoretică a tezei: s-a demonstrat că, caracteristicile specifice observate experimental pe dependenţa nemonotonă a forţei termoelectromotoare de temperatură α(Т) - schimbarea semnului şi extremumul de polaritate pozitivă, şi dependenţa lor de diametrul firelor d îşi găsesc explicaţia în modelul teoretic, care ia în consideraţie efectul cuantic dimensional şi dispersia electronilor pe suprafaţa rugoasă -corelată. S-a stabilit că "oscilaţiile gigantice" ale forţei termoelectromotoare magnetice detectate în comun cu anomaliile observate pe dependenţele forţei termoelectromotoare la întindere demonstrează existenţa canalului selectiv de dispersie interband în firele de Bi aliat la temperaturi joase, care este necesar să fie luate în consideraţie atât la evaluările teoretice, cât şi la interpretarea rezultatelor experimentale.

Valoarea aplicativă a tezei: pentru prima dată a fost efectuată cercetarea în complex a forţei termoelectromotoare şi a rezistenţei firelor de Bi în dependenţă de diametrul firelor, temperatură, câmp magnetic, aliere, întindere elastică. A fost calculat factorul de putere (Р.f.) şi dependenţa acestuia de parametrii specificaţi mai sus în intervalul de temperatură 4,2-300 К, ceea ce va permite de a optimiza şi recomanda firele din Bi şi aliajele lui în izolaţie de sticlă pentru utilizare practică în termoelectricitate.

Cuprins


1. ЗОННАЯ СТРУКТУРА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР ВИСМУТА. АНОМАЛИИ ТЕРМОЭДС ПРИ ЭЛЕКТРОННЫХ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДАХ ЛИФШИЦА. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРНЫХ ЭФФЕКТОВ НА ТРАНСПОРТНЫЕ И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИТЕЙ ВИСМУТА
  • 1.1. Зонная структура и энергетический спектр висмута
  • 1.2. Особенности термоэдс при электронных топологических переходах Лифшица, индуцированных легированием и деформацией
  • 1.3.Размерные эффекты и их влияние на транспортные и термоэлектрические свойства нитейBi
  • 1.3.1. Классический размерный эффект в нитях Bi
  • 1.3.2. Квантовый размерный эффект (КРЭ), переход полуметалл-полупроводник в пленках и в квантовых нитях Bi
  • 1.3.3. Влияние квантового размерного эффекта на повышение термоэлектрической эффективности в нитях Bi
  • 1.4. Выводы к главе 1

2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
  • 2.1. Объекты исследования
  • 2.2. Методы контроля качества и ориентации образцов
  • 2.2.1. Диаграммы вращения
  • 2.2.2. Эффект Шубникова де Гааза
  • 2.3. Автоматизированная экспериментальная установка для измерения сопротивления и термоэдс
  • 2.4 Установка для измерений гальваномагнитных и термомагнитных свойств при Т=4.2÷300 К
  • 2.5. Методика измерений гальваномагнитных и термомагнитных свойств нитей в условиях упругого растяжения
  • 2.6. Выводы к главе 2

3. ПРОЯВЛЕНИЕ КВАНТОВОГО РАЗМЕРНОГО ЭФФЕКТА В СОПРОТИВЛЕНИИ И ТЕРМОЭДС В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОНИТЯХ ВИСМУТА
  • 3.1. Температурные зависимости сопротивления R(T) в квантовых нитях Bi. Переход полуметалл-полупроводник
  • 3.2. Размерные особенности температурных зависимостей термоэдс(Т) в нанонитях Bi в интервале температур 4,2- 300К
  • 3.3. Сравнение с теоретической моделью, учитывающей эффект размерного квантования носителей на шероховатой δ-коррелированной поверхности и рассеяние на фононах
  • 3.4. Выводы к главе 3

4. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И АНИЗОТРОПНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЕРМОЭДС НИТЕЙ ВИСМУТА. ПЕРЕХОДЫ ПОЛУПРОВОДНИК - ПОЛУМЕТАЛЛ ИНДУЦИРОВАННЫЕ ДЕФОРМАЦИЕЙ И МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
  • 4.1.Влияние упругой анизотропной деформации растяжения на изменение поверхности Ферми нанонитей Bi
  • 4.2. Деформационные зависимости сопротивления и термоэдс при растяжении
  • 4.3. Влияние сильного и слабого продольного магнитного поля на термоэдс и сопротивление в интервале температур 4,2-300 К в нитях Bi
  • 4.4. Переход полупроводник-полуметалл в квантовых нитях Bi, индуцированный упругой деформацией и сильным магнитным полем
  • 4.5. Зависимость фактора мощности от диаметра нитей, температуры, магнитного поля и упругой деформации
  • 4.6. Выводы к главе 4

5. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИТЕЙ BI, ЛЕГИРОВАННЫЕ АКЦЕПТОРНОЙ И ДОНОРНОЙ ПРИМЕСЯМИ. ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ ЛИФШИЦА
  • 5.1. Продольное магнитосопротивление и осцилляции Шубникова де Гааза у нитей висмута, легированных Sn
  • 5.2. Термоэдс и сопротивление нитей Bi легированных Sn
  • 5.3. Продольное магнитосопротивление, ШдГ осцилляции нитей легированных Те
  • 5.4. Температурные и толщинные зависимости термоэдс и сопротивления нитей Bi, легированных Те
  • 5.5. Топологические переходы Лифшица, индуцированные деформацией в нитях Bi-Sn и Bi-Te
  • 5.6. Выводы к главе 5

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ