WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Результаты моделирования подвижности дырок в срав- xrdx нении с экспериментальными данными представлены на Fr() =, (6) ex- + рис. 5. Необходимо отметить, что в связи со значительно большей усредненной эффективной массой электроны оказывают существенное влияние на подвижность в тем- где x = E/kT и = /kT — приведенная энергия пературном диапазоне ниже 300 K. Таким образом, нам электрона и химический потенциал соответственно.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Термоэлектрическая эффективность монокристаллов полупроводникового силицида рутения Максимальные значения ZT для кристаллов нелегированного и легированного марганцем силицида рутения составляют 0.2 (T = 800 K) и 0.3 (T = 500 K) соответственно. Таким образом, легированные кристаллы силицида рутения показывают более высокое значение ZT по сравнению с нелегированными образцами во всем исследованном температурном диапазоне.

4. Заключение Методом зонной плавки выращены монокристаллические образцы нелегированного и легированного марганцем силицида рутения. Температурные зависимости удельного сопротивления, теплопроводности и коэффициента Зеебека исследованы в широком температурном диапазоне. Установлено, что удельное сопротивление нелегированных образцов относительно велико и составляет 22 Ом · см при комнатной температуре, легирование марганцем приводит к уменьшению сопротивления Рис. 6. Результаты моделирования температурной зависимона 1.5 порядка. Максимальное значение коэффициенсти коэффициента Зеебека чистого и легированного марганцем та Зеебека для чистых кристаллов Ru2Si3 составляет Ru2Si3.

300 мкВ / K. Для кристаллов Ru2Si3, легированных марганцем, коэффициент Зеебека достигает максимального значения 400 мкВ / K приблизительно при 500 K. ЛегиУдельная электропроводность определяется как элекрованные кристаллы показывают положительный коэфтронами, так и дырками и может быть записана в виде фициент Зеебека во всем исследованном температурном =(n + p) (An + Bp), где An и Bp — весовые диапазоне. При комнатной температуре и выше значение коэффициенты для электронной и дырочной составлятеплопроводности практически не зависит от температующих электропроводности соответственно. В наиболее ры и составляет 5 Вт/K · м как для легированных, так и общем случае, учитывющем все виды рассеяния, кроме для нелегированных образцов.

рассеяния на колебаниях постоянной частоты, для n(p) Максимальные значения ZT для кристаллов нелегироможно записать следующую формулу [21]:

ванного и легированного марганцем силицида рутения составляют 0.2 (T = 800 K) и 0.3 (T = 500 K) соот16 · · e2 · m(kT )r+n(p) = l0(T )(r + 1)Fr(), (7) ветственно. Легированные кристаллы силицида рутения 3 · показывают более высокое значение ZT по сравнению с где l0(T ) — длина свободного пробега носителей с чистыми образцами во всем температурном диапазоне, энергией E.

что представляет значительный интерес для дальнейшеРассчитанные зависимости коэффициента Зеебека го изучения данного материала с целью повышения его (рис. 6) для легированного и нелегированного силицитермоэлектрической эффективности.

да рутения воспроизводят экспериментальные данные В результате теоретического исследования транспорт(рис. 2) не только качественно, но и количественно ных и термоэлектрических свойств полупроводникового (погрешность не превышает 2%), что подтверждает силицида рутения разработана модель расчета коэффивысокую точность созданной нами модели подвижности циента Зеебека и термоэлектрической эффективности и правильность выбранного подхода для моделирования ZT, обладающая высокой точностью в широком диапатермоэлектрических свойств полупроводникового силизоне температур. Полученные результаты находятся в цида рутения.

хорошем соответствии с экспериментальными данными.

Как видно из рис. 2, коэффициент Зеебека может Авторы выражают благодарность Э. Аружанову за принимать как положительные, так и отрицательные плодотворное обсуждение экспериментальных результазначения. Температура, при которой происходит смена тов и Д. Суптелю за помощь в подготовке монокристалзнака, зависит от плотности носителей заряда, механизлических образцов.

мов рассеяния и доминирующего типа подвижности.

Опираясь на экспериментальыне данные и результаты теоретического моделирования, можно рассчитать тер- Список литературы моэлектрическую эффективность чистого и легированного марганцем силицида рутения. Для этого восполь- [1] S.P. Murarka. In: Microelectronic Materials and Processes, ed. by R.A. Levy (Kluwer Academic, Dordrecht, 1989) p. 9.

зуемся критерием ZT :

[2] G.S. Nolas, J. Sharp, H.J. Goldsmid. Thermoelectrics (SprinZT = S2T /. (8) ger, Berlin, 2002) v. 45, p. 78.

3 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 34 А.Е. Кривошеев, Л.И. Иваненко, А.Б. Филонов, В.Л. Шапошников, Г. Бер, И. Шуманн, В.Е. Борисенко [3] L. Ivanenko, H. Lange, A. Heinrich. Semiconducting silicides, Thermoelectric efficiency of single crystal ed. by V.E. Borisenko (Springer, Berlin, 2000) v. 39, p. 243.

semiconducting ruthenium silicide [4] C.B. Vining. Proc. Symp. on Space Nuclear Power Systems A.E. Krivosheev, L.I. Ivanenko, A.B. Filonov, [AJP Conf. Proc., 246, 338 (1992)].

[5] Y. Arita, S. Mitsuda, Y. Nishi, T. Matsui, T. Nagasaki. J. Nucl. V.L. Shaposhnikov, G. Behr, J. Schumann, Mater., 294, 202 (2001).

V.E. Borisenko [6] T. Ohta, C.B. Vining, C.E. Allevato. Proc. 26th Intersociety Belarusian State University of Informatics Energy Conversion Engineering Conf. (American Nuclear and Radioelectronics, Society, La Grande Park, IL, 1991) v. 3, p. 196.

220013 Minsk, Belarus [7] T. Ohta, A. Yamamoto, T. Tanaka, Y. Sawade, K. Kamisako, T. Horigome. Proc. 12th Int. Conf. on Thermoelectrics Leibniz-Institute of Solid State (Yokohama, 1993) p. 393.

and Materials Research Dresden, PF 27 01 16, [8] A. Yamamoto, T. Ohta, Y. Sawade, T. Tanaka, K. Kamisako.

D-01171 Dresden, Germany Proc. 14th Int. Conf. on Thermoelectrics (Ioffe Institute, St. Petersburg, 1995) p. 264.

Abstract

Thermoelectric efficiency of semiconducting ruthe[9] L. Ivanenko, A. Filonov, V. Shaposhnikov, G. Behr, D. Souptel, nium silicide Ru2Si3 was systematically studied both experimenJ. Schumann, H. Vinzelberg, A. Plotnikov, V. Borisenko.

tally and theoretically. Pure and Mn-doped single crystals of Ru2SiMicroelectron. Engin., 70 (2–4), 209 (2003).

have been grown by the floating zone technique with radiation [10] L. Ivanenko, A. Filonov, V. Shaposhnikov, A. Krivosheev, heating. Electrical resistivity, Hall effect, Seebeck coefficient and G. Behr, D. Souptel, J. Schumann, H. Vinzelberg, S. Paschen, thermal conductivity of the crystals were measured from 100 to A. Bentien, V. Borisenko. 22nd Int. Conf. on Thermoelectrics 900 K. The Seebeck coefficient S for Ru1-x MnxSi1.5 is positive in [IEEE, p. 157 (2003)].

the whole temperature range analized and reaches its maximum [11] D. Souptel, G. Behr, L. Ivanenko, H. Vinzelberg, J. Schumann.

value of 400 µV / K at about 500 K. The room temperature value J. Cryst. Growth, 244, 296 (2002).

of S for the crystals is 300 µV / K which is twice higher than that [12] C.B. Vining, C.E. Allevato. Proc. 10th Int. Conf. on one for the undoped Ru2Si3.

Thermoelectrics (Cardiff., 1991) p. 167.

The theoretical study of the transport and thermoelectric [13] P. Blaha, K. Schwarz, J. Luitz. WIEN97, Improved and properties includes the following: the ab initio electronic band updated Unix version of the original copyrighted WIENstructure calculation and the effective mass tensor evaluation; the code (Vien, Vienna University of Technology, 1997) [P. Blaha, simulation of the charge carrier mobility for electrons and holes K. Schwarz, P. Sorantin, S.B. Trickey. Comput. Phys. Com., 59, taking into account classical scattering mechanisms; the Seebeck 399 (1990)].

[14] D.M. Ceperly, B.J. Alder. Phys. Rev. Lett., 45, 566 (1980). coefficient and figure of merit ZT calculation. The results of the [15] W. Henrion, M. Rebien, A.G. Birdwell, V.N. Antonov, theoretical simulation are in good agreement with the experimental O. Jepsen. Thin Sol. Films, 364, 171 (2000).

data not only qualitatively but quantitatively as well.

[16] W. Wolf, G. Bihlmayer, S. Blgel. Phys. Rev. B, 55, (1997).

[17] C.P. Susz, J. Muller, K. Yvon, E. Parthe. J. Less-Common Metals, 71 (1), (1980).

[18] T. Ohta, C.B. Vining, C.E. Allevato. Proc 26th Intersociety Energy Conversion Engineering Conf. (1991) v. 3, p. 196.

[19] В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников (М., Наука, 1990) с. 389.

[20] B.K. Ridley. Quantum Processes in Semiconductors (Oxford, Clarendon Press, 1982) p. 143.

[21] А.Ф. Иоффе. Физика полупроводников (М.; Л., АН СССР, 1957) с. 36.

Редактор Л.В. Беляков Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.