Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni
ВЫБОР ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАДИОИЗОТОПНОГО
Yüklə 11,09 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
- ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕРМОЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕРМО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
- УПРАВЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ КРЕМНИЯ НА ОСНОЕ ФОРМИРОВАНИЯ В ЕГО ОБЪЕМЕ БИНАРНЫХ КЛАСТЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ III И V ГРУПП
- ОТ УСЛОВИЙ РОСТА
|
ВЫБОР ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАДИОИЗОТОПНОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
У.М.Эрматов, Т.К.Жабборов, М.Б.Набиев*, Я.Усмонов*. Ферганский политехнический институт, e-mail: ferpi_info@edu.uz , Telegram: +99891 328 34 68, *Ферганский государственный университет e-mail: fardu_info@umail.uz , Telegram: +99891 650 08 52
благоприятнее, чем средне – и высокотемпературных. Трехкомпонентные сплавы, представляющие собой твердый раствор 𝑆𝑏 2
3 и
𝐵𝑖 2 𝑇𝑒 3 впервые былы предложены в качестве материала для положительной ветви термоэлемента в работе [1]. Были получены образцы (молярное содержание 50%
𝐵𝑖 2 𝑇𝑒 3 и 50%
𝑆𝑏 2 𝑇𝑒 3 ) с
𝑍 = 2.5 × 10 −3 град -1 . Диаграмма состояний и электрические свойства сплава 𝑆𝑏
𝑇𝑒 3 - 𝐵𝑖 2 𝑇𝑒 3 описании в работе [2]. Показано, что наибольшие значения 𝛼 2
получены для сплавов с молярным содержанием 74% 𝑆𝑏 2 𝑇𝑒 3 и 26% 𝐵𝑖 2 𝑇𝑒 3 при некотором избытке теллура по сравнению со стехиометрическим составом. При введении в тройной состав избытка 𝑆𝑏
или 𝐵𝑖 против стехиометрии происходит увеличение 𝜎 и уменьшение 𝛼, что указывает на акцепторное действие примесей. Избыток 𝑇𝑒 против стехиометрии вызывает увеличение 𝛼 и уменьшение 𝜎, т.е. 𝑇𝑒 действует как донор на рис.1
На рис-1 приведена зависимость электропроводности и термо ЭДС от концентрации избыточного теллура. Исходя из выше указанных, было проведено для исследования влияния среды на термоэлектрические свойства материала две серии плавок. В первый сплавление компонентов производили в открытой кварцевых тиглях под давлением в инертной среде (аргоном), с откачкой давлении воздуха 10 -2 мм.рт.ст. Затем кварцевых тиглей нагревали до 750÷850 ℃, его “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 308
выдерживали при этой температуре в течение 30 мин. и охлаждали на воздухе; во второй серии приготовление сплавов производили в среде аргона при избыточным давлении 2 атм. С учетом термоэлектрические свойства (образцов) изготовленных сплавлением в вакууме. [3] После горячего прессования измерены параметров α и σ. Тогда при Т гор
=250 0 С было получено электропроводность σ=1250 ом -1 см -1 и термо эдс α=150 мкв/град. Измерение термоэлектрические свойства образцов изготовленных сплавлением под давлением в аргоне было получены σ=1000 ом -1 см
, α=178 мкв/град при Т гор
=400 0 С. Заключение: после длительной времени, отжига термоэлектрические свойства образцов изготовленных сплавлением в вакууме и под давлением в аргоне, различаются незначительно. Получение термоэлектрических материалов в открытых кварцевых тиглях под давлением инертного газа (аргона) проще и экономично [4]. Из полученных термоэлектрических материалов можно использовать как термоэлементы в создании радиоизотопными источниками электрической энергии ваттного диапазона, кроме этого конструктивных изготовления миллимикроваттных источников энергии.
Литературы: 1. Evans W.G. Characterictics of themolectric- Semiconductor Products, 1963, v6. №4. pp34. 2. Иорданишвили Е.К. Термоэлектрические источники питания. Сов.радио. 1968 г. 3. Г.М.Фрадкина, В.М.Кодюков и др., Радиоизотопные источники электричкской энергии, Атом-издат, 1978 г. 4. М.Б.Набиев, Я.Усмонов, К.И.Гайназарова, Л.К.Мамадалиева “Разработка получения термоэлектрических свойств материалов на основе ( 3 2
Bi - 3 2 Se Bi ) под давлением в инертной среде” Бьеловарский университет прикладных наук, г.Бьеловар, Хорватия «Технологический университет» Москва 12 декабря 2018 г. Наукоград Королёв VI Международной научно-практической интернет-конференции «Инновационные технологии в современном образовании».
ТЕРМОЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕРМО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ М.Б.Набиев., Р.Я.Расулов., А.Зокиров., О.Сидиков., Ш.Абдуллаев., * У.М.Эрматов Ферганский гос. университет., г.Фергана, e-mail:fardu_info@umail.uz, телеграмм номер: 91 6500852
*Ферганский политехнические институт. телеграмм номер: 91 328-3468 Эксперименты были проведены на полупроводниковых термоэлементах, которые имели следующие размеры. Длина ветвей =102 мм, поперечное сечение S=0,370 2 см , форма обоих ветвей полуцилиндрическая. Обе ветви коммутированы медной пластинкой, толщиной 1,5 мм, площадью сечения 0,370 2
(рис.1).
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 309
В качестве исходных термоэлектрических материалов использовались твердые растворы: 75%/мол
/ % 25 3 2 вес Te Bi / % 4 3 2 Se для ветвей p-типа и 90%/мол вес Te Bi / % 10 3 2
Se Bi / % 06 , 0 3 2 для ветвей n-типа[1,2]. Исследованы характерные температурные зависимости
, , и Z этих материалов. Предельные относительные погрешности при определении термоЭДС не превышали 3% удельного сопротивления -3%. теплопроводности -7%, добротности Z по измерений макс спец - 2%. Значения указанных параметров для использованных нами веществ при комнатной температуре приведены в таблице 1. Таблица 1. Исходные данные исследованных термоэлементов Слитки вещества представляли собой цилиндрические столбики длиной 110 мм и диаметром 9,6 мм. На электроискровом станке столбик вещества разрезался на две части вдоль, таким образом образовывались ветви требуемой геометрии и размеров. Затем торцы ветвей подвергались электрополировке в травителях состава: для n-типа NaOH -83 г: 6 6 6 O H С -67 г:
O H 2 -1 литр. для p-типа KOH -90 г: 6 6 6 O H С -55 г:
O H 2 -1 литр. После травления ветви промывались спиртом и заслуживались сначала припоем состава К
573 , 04 , 0 96 , 0 пл Sn Bi , а затем наносился коммутационный припой
413
, 42 , 0 58 , 0 пл Sn Bi . При этом были опробованы два варианта коммутации: а) флюс, состоящий на 20% нашатыря (
NH 4 ), смешанного с глицерином, использовался с залуживающим и коммутационным припоями: б) залуживающий припой использовался с флюсом, состоящим из раствора хлористого аммония (250г), цинка (590г) и никеля (200г) в дистиллированной воде (1л), а коммутационный припой с нашатырно-глицериновым флюсом. Н омер
терм оэ лемент а К онфигур аци я Дл ин а терм оэ лемент
а L ,см П лоща дь се
чени я,
S , см 2
О пт им аль ный т
ок , A J опт
П лотн ость тока(
рас чет
) А /см
2
О пт им плот ность тока
J опт
, А /см
2
Ти п м атериала
, град мкв
, 1 1
Ом
см Вт , 10 3
2 6 2 , 10 град см Вт
, 10 1 3 град Z
расчет ные , 10 1 3 град Z
Экспе римент П ТЭД -1
П -обра з ная 3 0,3 48 6 16,6 17,2 n p -202 194
1084 1188
14,7 14,9
44,2 45,0
3,0 2,67
П ТЭД
-2
10,6 0,7 23
3,8 4,8
5,2 n p -220 210
900 1000
15,0 15,5
43,5 44,5
2,92 2,57
П ТЭД
-3
10,2 0,3 45
2 4,9
5,7 n p -220 210
900 1000
15,0 15,5
43,5 44,5
2,92 2,65
П ТЭД
-4
2,75 0,6 66
10 15,5
14,9 n p -221 218
896 913
14,5 14,7
43,7 43,5
3,07 2,61
П ТЭД
-5
2,75 0,6 73
3,5 4,6
5,2 n p -194 210
978 1045
14,1 14,0
38,8 46,0
2,94 2,66
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 310
Плоскость торцов ветвей полупроводникового термоэлемента залуживалась паяльником с никелевым наконечником. Был изготовлен и исследован ряд длинных полупроводниковых термоэлементов, конструктивные и технологические данные которых приведены в таблицах 1 и 2. Таблица 2. Величины пиковых охлаждений холодного спая термо-элементов в режиме Номер термоэлеме нта S j J L,см
S, 2
,
2 / см А град макс стац , К 0 0 ,
макс стац , с помощью экрана град , 0
град
макс стац 0
ПТЭД-1 5,98 3 0,348 17,2 61
296,2 69
54,5 0,78
ПТЭД-2 3,79
10,6 0,723
5,23 54
296,2 69
51 0,74
ПТЭД-3 1,99
10,2 0,348
5,74 44
298,2 69
43,5 0,63
ПТЭД-4 9,99
2,75 0,668
14,97 66
299,2 69
53 0,76
ПТЭД-5 3,49
2,75 0,673
5,20 67
298,2 69
56 0,81
Примечание: м - значение м при опт j j 2 . Исходная температура 0 . Заключение: следует отметить, что измерение контактного сопротивления зондовым методом показало, что длинные полупроводниковые термоэлементы, изготовленные по варианту (б), имеют несколько ниже контактное сопротивление по сравнению с вариантом коммутации (а). Литература 1. Иорданишвили Е.К., Бабин В.П. Нестационарные процессы в термоэлектрических и термомагнитных системах преобразования энергии. М.: Наука, 1983, с. 33-104, 105-106. 2. М.Б.Набиев, Я.Усмонов, К.Гайназарова, К.Тожиматов, Ж.Холмирзаев «Нестационарное термоэлектрические охлаждение (НТЭО) с учетом выделения тепла джоуля в коммутационном слое» Китоб. Илмий тўплам. Анталия 2016. С.302-307 «Gazi Turkiyat» nashriyyati, Baki sayisi 600 adet. Gik. 02.02.2016Siparis №1792, Vustafa Kamal Sokak- 125.
ФОРМИРОВАНИЯ В ЕГО ОБЪЕМЕ БИНАРНЫХ КЛАСТЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ III И V ГРУПП
М.К. Бахадирханов, Х.М. Илиев, С.Б. Исамов, С.В. Ковешников, Х.Ф. Зикриллаев, Н. Норкулов, Б.О. Исаков Ташкентский государственный технический университет, Кремний является одним из основных материалов современной электроники и фотоэнергетики. Однако дальнейшее развитие микроэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, а также фотоэнергетики показывает, что ограниченные функциональные возможности этого полупроводникового материала приводят к существенному ограничению его применения в современных новых направлениях электроники, в том числе фотоэнергетике и оптоэлектронике. Это в основном связано с фундаментальными параметрами кремния, т.е. маленьким значением подвижности электронов, которая ограничивает использование этого материала при разработке и создании быстродействующих микроэлектронных приборов и, наконец, непрямозонная зонная структура кремния, которая не позволяет создать на его основе светоизлучающие приборы. Существующие современные технологические методы выращивания и легирования кремния не позволяют решить эти проблемы. Успешное решение дало бы существенный толчок развитию всех отраслей современной электроники и фотоэнергетики, и являлось бы новым научным направлением в области полупроводникового материаловедения, а также открыло бы уникальные возможности по созданию принципиально новых электронных приборов и высокоэффективных фотоэлементов. “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 311
В работе предлагаются физические основы нового технологического подхода к управлению фундаментальными параметрами кремния. Суть этого подхода заключается в формировании бинарных элементарных ячеек полупроводниковых соединений в решетке кремния. Элементы третьей и пятой группы в кремнии в основном находятся в узлах решетки, образуя твердые растворы замещения. Максимальная растворимость этих примесей в кремнии составляет 10 20 – 10
21 см -3 . В условиях последовательного легирования кремния элементами третьей и пятой группы с последующей дополнительной термообработкой при определенных термодинамических условиях можно сформировать в решетке кремния бинарные кластеры с участием этих примесных атомов. При этом атомы третьей и пятой групп будут находиться рядом и занимать два соседних узельных положения в решетке (образуя электронейтральные молекулы А III-
В V+ ). В результате этого формируются новые ячейки типа (Si 2 A III- B V+ ), которые могут образовывать более сложные ассоциаты, в том числе нанокристаллы А III В
. Размер,
структура, а также концентрация появляющихся нанокристаллов полупроводниковых соединений А III В
в основном определяются термодинамическими условиями легирования и отжига. Установлено, что для формирования элементарных ячеек и их ассоциаций необходимо после
диффузионного легирования провести дополнительный термоотжиг при более низких температурах. На рисунке – I область кремния, обогащенная нанокристаллами A III
B V (0,7 – 1 мкм). II область с ассоциатами ячеек A III
B V (0,7 – 3 мкм). III область содержащая отдельные молекулы A III
B V (1 – 5 мкм). Новые ячейки А III
В V в отличии от кристаллической решетки кремния имеют ионно-ковалентную связь, поэтому
необходимая энергия
освобождения электронов из данных ячеек будет существенно отличаться от ширины запрещенной зоны кремния. Она в зависимости от структуры и состава ячеек может быть больше или меньше, чем ширина запрещенной зоны кремния. У нанокристаллов ширина запрещенной зоны будет близка к E g соединения А III В
. При достаточно высоком уровне легирования каждая из ячеек, их ассоциаций и нанокристаллов будут вносить существенный вклад в поглощение в видимой, УФ и ИК областях спектра, т.е. получается новый полупроводниковый материал на основе кремния. Нанокристаллы А III
В V в кристаллической решетке кремния, должны обладать зонной структурой соответствующего полупроводникового соединения А III
В V , т.е. образуется локальной область с прямозонной структурой. Это означает, что в кристаллической решетке кремния появляется локальная область с высокой излучательной способностью. Таким образом, выбирая оптимальные пары атомов элементов III и V групп, а также определяя оптимальные условия легирования и формирования бинарных элементарных ячеек с участием элементов III и V групп, можно управлять основными фундаментальными параметрами кремния, т.е. на основе кремния можно создать новый материал с необходимыми фундаментальными параметрами, который может обладать уникальными электрофизическими, фотоэлектрическими, оптическими и магнитными свойствами и другими функциональными возможностями, которыми не обладает не только кремний, но и сами полупроводниковые соединения А III В
.
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 312
ЗАВИСИМОСТИ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ В ТВЕРДОМ РАСТВОРЕ р(GaAs) 1-x (ZnSe) x ОТ УСЛОВИЙ РОСТА Гаимназаров К.Г. Гулистанский Государственный Университет
В настоящем сообщении приводятся результаты исследований времени жизни неосновных носителей в эпитаксиальном слое твердого раствора р(GaAs) 1-x
(ZnSe) x выращенного на подложках GaAs (100) электронного типа проводимости (АГЧО n=3 ּ10 17 см -3 ) методом принудительного охлаждения из жидкой фазы [1]. Жидкой фазой служил раствор-расплав состава Sn-GaAs-ZnSe, ограниченные между двумя горизонтально расположенными подложками, толщина которого варьировался в интервале 0,45- 1,6 мм специальными графитовыми подпорками. Эпитаксиальный слой твердого раствора р(GaAs) 1-x
(ZnSe) x , оказались почти однородным составом (х=0,02; y=0,03) дырочного типа проводимости (р=5 ּ10 17
- 5 ּ10 18 см־ 3 , μ=15-30 см 2 В
сек -1 при Т=300 К ). Содержание селенида цинка в области гетерограницы структуры nGaAs-p(GaAs) 1-x
(ZnSe) x составляет 40-50 моль% и незначительно уменьшается вдоль направлении роста. Концентрация дырок в таких эпитаксиальных слоях составляла 10 18 см־
3 а подвижность 45 см 2 В
сек -1 при Т=300 К. Таблица
№
Э пи та кс иа ль ны й сл ой
тв ер до го р ас тв ор а Ра сп ол ож ен ие п од ло ж ки п о от но ш ен ию р ас тв ор а- ра сп ла ва
За зо р м еж ду п од ло ж ка м и (м м ) Т ем пе ра ту рн ы й ин те рв ал
ро ст а,
0 К
В ел ич ин а на ча ла
пе ре ох ла ж де ни я.
Т , 0 К
Особенности дифрактограммы О со бе нн ос ти р ел а кс ац ио нн ы х ха ра кт ер ис ти к Э ф ф ек ти вн ое з на че ни е вр ем ен и ж из ни , с ек . 1 р( G aA s) 1 - x (Z n S e) x
Верх.
0,5 720-620
5 Соответствует хорошей моно кристалличности
2 ***
3*10 -3 2 ---//--- Ниж. 0,5
720-620 5 1 ***
2 *** 7*10
-3
3 ---//--- Верх.
0,7 700-630
8 Соответствует хорошей моно кристалличности
2 ***
1*10 -3
4 ---//--- Ниж.
0,7 700-630
8 1 *** 2 *** 1*10 -3
5 ---//--- Верх. 0,5
660-580 5 Соответствует хорошей моно кристалличности 2 *** 5*10 -3
6 ---//--- Ниж. 0,5
660-580 5 1 ***
2 *** 9*10
-3
Исследование спада и нарастания величины фотоЭДС на гетеропереходе nGaAs-p(GaAs) 1- x (ZnSe) x при подаче световых импульсов со стороны “окна’’ показало что, время жизни неосновных носителей в этих структур зависит от кристаллического совершенства полученного слоя (Таблица). Обозначения в таблице имеют следующие содержания. 1*** Наличия дополнительных пиков соответствующие напряженным состояниям и второй фазы вариюцитной модификации. 2*** Три характерных участка в релаксационной зависимости и наличие участка с отрицательной проводимости. Кристаллическое совершенство слоя указанного твердого раствора зависят от реальной скорости его образования, которые в свою очередь определяется условиями роста. Полученные результаты показывают, что совершенство эпитаксиального слоя, следовательно, на эффективное значение времени жизни неосновных носителей в значительной мере влияет как зазор между “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 313
подложками, так и величина начального переохлаждения на границе раздела фаз, непосредственно перед погружением подложек в раствор-расплав.
Литература. 1. Саидов А.С., Кошчанов Э.А., Раззаков А.Ш., Насыров У., Гаимназаров К.Г. Гелиотехника, 1998, №6, стр. 23-26. 2.
Саидов А.С., Раззаков А.Ш., Гаимназаров К.Г. ДАН РУз, 8-9, стр.23-25. 3.
Милнс А., Фойхт Д. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник. Москва,Мир,1975.
Yüklə 11,09 Mb. Dostları ilə paylaş:
|