Thermoelectric properties of SiGe whiskers

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorDruzhinin, Anatoly A.
dc.contributor.authorOstrovskii, Igor P.
dc.contributor.authorLiakh-Kaguy, Natalia S.
dc.date.accessioned2020-11-12T13:44:53Z
dc.date.available2020-11-12T13:44:53Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenBackground. Si1-xGex solid solution whiskers with low germanium content have maximum ratio of mobility to the phonon thermal conductivity, which is promising for thermoelectrics. Thermal conductivity of SiGe nanowires is lower than of bulk samples that is also prospective for improvement of thermoelectric figure-of-merit and development of high efficiency thermoelectric microconverters. The temperature behavior of Seebeck coefficient of Si1-xGex solid solutions whiskers in temperature range from 4.2 K to above room temperatures was studied. Peculiarities of whisker shape have been successfully used to determine their thermoelectric parameters, but these investigations were not conducted for SiGe solid solution whiskers. Objective. The aim of the paper is study of possible influence of Si1-xGex whisker geometry on their thermoelectric parameters. Methods. SiGe whiskers were grown by CVD method in closed bromide system. The 3ω method was used to determine the temperature dependence of the thermal conductivity of Si1-xGex (x = 0.01-0.05) whiskers in the temperature range 300-400 K. Resistance of whiskers was measured by a two-probe method. The resulting I-U characteristics of cross-shaped growths were used to determine the conductivity type of the whisker material. Results. Seebeck coefficient and resistance was shown to increase, while thermal conductivity to decrease when the whisker diameter drops from 100 to 10 μm, that is accompanied by a rise of figure of merit (up to 0.12 at 300 K). Use of the whiskers with large obliquity leads to a small increase (of about 10-15 %) of their Seebeck coefficient. Conclusions. Thermoelectric properties of Si1-xGex (x = 0.03) solid solution whiskers doped with B impurities to the concentrations 1⋅10^17–1⋅10^19 cm^-3 were studied in temperature range 300-420 K. An influence of the whisker morphology, in particular their diameters and obliquity, on Seebeck coefficient, thermal conductivity and resistance was investigated.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Нитевидные кристаллы твердого раствора Si1-xGex с низким содержанием германия имеют максимальное отношение подвижности к фононной теплопроводности, что перспективно для термоэлектричества. Теплопроводность нанопроводов SiGe ниже, чем объемных образцов, что является также перспективным для улучшения термоэлектрической добротности и развития высокоэффективных термоэлектрических микроконвертеров. Изучено температурную поведение коэффициента Зеебека нитевидных кристаллов твердого раствора Si1-xGex в диапазоне температур от 4,2 К до температур выше комнатной. Особенности нитевидных кристаллов, обусловленные их геометрией успешно используются для определения термоэлектрических параметров кристаллов, однако такие исследования не проводились для нитевидных кристаллов твердого раствора SiGe. Цель исследований. Изучение возможного влияния геометрии нитевидных кристаллов Si1-xGex на их термоэлектрические параметры. Методика реализации. Нитевидные кристаллы SiGe выращивали методом химического осаждения в закрытой бромидной системе. 3ω метод был использован для определения температурной зависимости теплопроводности нитевидных кристаллов Si1-xGex (х = 0,01-0,05) в интервале температур 300-400 К. Сопротивление кристаллов измеряли двухзондовим методом. Полученные вольт-амперные характеристики крестообразных сростков были использованы для определения типа проводимости материала кристаллов. Результаты исследований. Для НК SiGe диаметром от 100 до 10 μm с уменьшением их теплопроводности наблюдается увеличение коэффициента Зеебека и сопротивления, что сопровождается повышением показателя качества (до 0,12 при температуре 300 К). Использование нитевидных кристаллов с большой конусностью, приводит к небольшому повышению их коэффициента Зеебека (около 10-15%). Выводы. Исследованы термоэлектрические свойства нитевидных кристаллов твердого раствора (х = 0,03), легированных примесью бора с концентрацией 1⋅10^17–1⋅10^19 cм^-3 в интервале температур 300-420 К. Установлено влияние морфологии нитевидных кристаллов, в частности, их диаметров и геометрии, на коэффициент Зеебека, теплопроводность и сопротивление.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Ниткоподібні кристали твердого розчину Si1-xGex з низьким вмістом германію мають максимальне відношення рухливості до фононної теплопровідності, що перспективно для термоелектрики. Теплопровідність нанодротів SiGe є нижчою, ніж об'ємних зразків, що є також перспективним для покращення термоелектричної добротності та розвитку високоефективних термоелектричних мікроконвертерів. Вивчено температурну поведінку коефіцієнта Зеєбека ниткоподібних кристалів твердого розчину Si1-xGex в діапазоні температур від 4,2 К до температур вище кімнатної. Особливості ниткоподібних кристалів, зумовлені їх геометрією успішно використовуються для визначення термоелектричних параметрів кристалів, однак такі дослідження не проводились для ниткоподібних кристалів твердого розчину SiGe. Мета досліджень. Вивчення можливого впливу геометрії ниткоподібних кристалів Si1-x Gex на їх термоелектричні параметри. Методика реалізації. Ниткоподібні кристали SiGe вирощували методом хімічного осадження в закритій бромідній системі. 3ω метод було використано для визначення температурної залежності теплопровідності ниткоподібних кристалів Si1-xGex (х = 0,01-0,05) в інтервалі температур 300-400 К. Опір кристалів вимірювали двохзондовим методом. Отримані вольт-амперні характеристики хрестоподібних зростків були використані для визначення типу провідності матеріалу кристалів. Результати досліджень. Для НК SiGe діаметром від 100 до 10 mμ із зменшенням їх теплопровідності спостерігається збільшення коефіцієнта Зеєбека та опору, що супроводжується підвищенням показника якості (до 0,12 за температури 300 К). Використання ниткоподібних кристалів з великою конусністю, призводить до невеликого підвищення їх коефіцієнта Зеєбека (близько 10-15%). Висновки. Досліджено термоелектричні властивості ниткоподібних кристалів твердого розчину Si1-xGex (х = 0,03), легованих домішкою бору з концентрацією 1⋅10^17–1⋅10^19 cм^-3 в інтервалі температур 300-420 К. Встановлено вплив морфології ниткоподібних кристалів, зокрема, їх діаметрів і геометрії, на коефіцієнт Зеєбека, теплопровідність та опір.uk
dc.format.pagerangePp. 20-27uk
dc.identifier.citationDruzhinin, A. A. Thermoelectric properties of SiGe whiskers / Anatoly A. Druzhinin, Igor P. Ostrovskii, Natalia S. Liakh-Kaguy // Information and telecommunication sciences : international research journal. – 2016. – Vol. 7, N. 2(13). – Pp. 20–27. – Bibliogr.: 31 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2411-2976.22016.20-27
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/37359
dc.language.isoenuk
dc.publisherNational Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”uk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.sourceInformation and telecommunication sciences : international research journal, 2016, Vol. 7, N. 2(13)uk
dc.subjectSiGeuk
dc.subjectwhiskersuk
dc.subjectthermoelectric propertiesuk
dc.subjectSeebeck coefficientuk
dc.subjectthermal conductivityuk
dc.subjectниткоподібні кристалиuk
dc.subjectтермоелектричні властивостіuk
dc.subjectкоефіцієнт Зеєбекаuk
dc.subjectтеплопровідністьuk
dc.subjectнитевидные кристаллыuk
dc.subjectтермоэлектрические свойстваuk
dc.subjectкоэффициент Зеебекаuk
dc.subjectтеплопроводностьuk
dc.subject.udc621.315.592uk
dc.titleThermoelectric properties of SiGe whiskersuk
dc.title.alternativeТермоелектричні властивості ниткоподібних кристалів SiGeuk
dc.title.alternativeТермоэлектрические свойства нитевидных кристаллов SiGeuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
ITS2016_7-2_p20-27.pdf
Розмір:
605.48 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Information and telecommunication sciences: international research journal, Vol. 7, N. 2(13)