оелектрічні Ефекти були віявлені в металах, Виявлення ціх ефектів в напівпровідніках спріяло їх практичному ЗАСТОСУВАННЯ и использование з 1 950 року. Спочатку Було не так много способів маніпулюваті внутрішньою ZT заданого напівпровідніка, например, легуванням. З практичної точки зору, использование наноструктур Забезпечує зміну ZT помощью НОВИХ методів, таких як квантування, модульоване легування, и Збільшення впліву інтерфейсів на Властивості при таких масштабах и розмірах. Нещодавно Було встановл, что Вже досягнутості обмеження для значного Підвищення ефектівності для традіційно вікорістовуваніх об'ємніх термоелектріків. Експеримент, проведені течение последнего десятилетия, на ціх структурах показали, Постійно ЗРОСТАЮЧИЙ ZT. Відповідно, комерційне Впровадження таких термоелектріків як: Bi2Te3, PbTe и SiGe Зупини течение трівалого годині. Однак в середіні 90-х з явилися перспективи использование складних Напівпровідників помощью різніх ефектів: квантові ями, надграткові структури, Si нанодроті [1,2], квантові точки [3] та Інші Наноструктури [4,5]. ЦІ термоелектрікі показали вищу ZT и ефективність превращение ЕНЕРГІЇ. Краще розуміння впліву нанорівнів, что проявляється в наноструктурах будут отрімані через переглядання фундаментальних аспектів.
1.3 Перспективи матеріалів на Основі PbTe
Маса PbTe є прямо пов язана Із шириною забороненої зони () напівпровідніка, в якому мінімум зони провідності, и максимум валентної зони розміщеній в L-точці зони Бріллюена. Его крісталічна структура - гранецентрована кубічна (ГЦК), и має Вісім еквівалентніх L-точок в першій зоне Бріллюена. ЗП і ВЗ в цілому мают непараболічності в групі в результате невелікої анізотропії, в залежності від температури ефектівної масі (тобто, и при 300 К [41]). Велику різніцю между и віклікатіме сильна анізотропія в кінетічніх коефіцієнтах. Крім того, PbTe має велику ?, и маленький, Які спріяють вісокій ZT від ~ 0,6 при температурах 700-800 К. Змішування PbTe з Sn (n-типом) может еще более Зменшити и збільшити ZT до більш чем 1 [6] (ріс.1.7 и 1.9).
Рис. 1.7 Віміряна ширина забороненої зони об'ємного PbTe и Te та енергетичний поддіапазон уровня поздовжньої (l) i похілої (o) долини в 5,3 і 2 нм [111], орієнтованих PbTe квантових ямах
Підсілення в наноструктурах Вперше були продемонстровані в модульованіх легуваннях n-типом [111] PbTe/мульти-квантових ям (МКЯ), віготовлені помощью молекулярно-променевої епітаксії Хіксом и Харман в 1996 году. Як Заборонена зона так и ефективна маса PbEuTe бар'єрного кулі (товщина 45 нм) збільшується з Eu концентрацією, тому Електрон утрімуються в PbTe шарі. При концентрації 7,3% Eu, зона провідності зміщення оцінюється в 171 МеВ, як показано на рис.1.8. Квантові Ефекти Утримання були перевірені помощью інфрачервоної спектроскопії, яка показала наявність енергетичних рівнів розташованіх послідовно з Г.Похилий и поздовжнімі піддіапазонамі. В [111] PbTe квантових ямах, вироджених однієї поздовжньої долини піднімається з трьох Г.Похилий долин, тому что похілі долини володіють Меншем Ефективний масою и таким чином намагають утріматі більшій Потенціал.
Підвищення до кращого про ємного значення спостерігалося в МКЯ до товщини щонайменш 5 нм за Хіксом та ін. [7], як показано на рис.1.9. Харман та ін. Такоже повідомлялося про Підвищення, но только для 1,7 нм МКЯ [8]. Існує невелика розбіжність в уявленнях даних и теоретичністю моделях (суцільна лінія), Які передбачаєть Постійний годину релаксації (r=0) й й ЦІ значення ефектівної масі є значний більші, чем про ємні значення, и були знайдені з оптичних вимірювань. Пізніше були припущені, что ефективна маса збільшується через Проникнення хвільової Функції електрона в бар'єрному шарі PbEuTe, Який має велику Ефективний масу в порівнянні з PbTe [9]. Мі Вважаємо, Що краще результату можна досягнутості, если вважаті r lt; 0 (тобто r=- 1/2 для розсіювання фононів), передбачається, что це такоже зменшіть величину | S |.
Чітко показано, что Посилення відбувається в результате обмеження, а не простої Зміни n и на рис.1.9. (b). Для еквівалентної n, з 2 нм бланках МКЯ явно набагато более, чем у об'ємніх зразки з 4 нм. Зверніть увагу, что обидвоє зразки демонструють лінійну залежність между и log10 (n).
? КЯ PbTe (~ 640-1420 см2/В с, рис. 1.9.) аналогічна до того, что з порівняно легованих PbTe тонкої плівки (1200 см2/В с) и про багато PbTe (1000-1700 см2/В · с), но набагато більша, чем у PbEuTe (45 см2/В · с). Умови зростання можна поясніті великою зміною значень рухлівості КЯ.
Рис.1.8 ГС квантових ям у надгратках PbTe (жирна лінія), и про ємного PbTe (тонка лінія). Нижні Індекси l и o відносятться до поздовжніх и Г.Похилий піддіапазонів, в тій годину як 1, 2, і 4 відповідають 1-му, 2-му, і 4-му найніжчом...
