Главная  Пленочные термоэлементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [ 26 ] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

нагрев на 3-5 К, необходимый для того, чтобы достаточно точно определить изменение сопротивления -образного слоя. Удельная теплопроводность рассчитывалась по формуле

где Rq - сопротивление участка 4 вспомогательного слоя, Р - температурный коэффициент сопротивления платиновой пленки,. ARq - изменение сопротивления участка 4 под действием тока /, Кгр - 21(1 + b)HJd - поправка на теплоотдачу е боковой: поверхности. Сомножитель {\-2lnL) учитывает краевыеэффекты, причем

Аг„ = Y(2>cd + 2тг,)1Ы (хмм + yd). (1.270)

Здесь Хм, diii - удельная теплопроводность и толщина платиновой пленки. Поправка на теплоотдачу определяется либо расчетным путем, либо экспериментально следующим образом. При помощи нагревателя 1 (см. рис. 1.10) создается перепад температуры. Величина коэффициента теплоотдачи Нг находится по отклонению температуры участка 4 5-образного слоя (см. рис. 1.9) от значения А Г/2, которое имело бы место при отсутствии теплообмена с окружающей средой:

где ДГх - изменение температуры участков. В (1.269) и (1.270) при измерении подложки без пленки ки d - соответственно удельная теплопроводность и толщина подложки; при измерении пленки на подложке к - эффективная удельная теплопроводность Хэф, равная

>Сэф = (Хплпл + Мп)/(сгпл + dn), (1272)

ad - суммарная толщина пленки и подложки.



Глава 2

влияние технологии получения; пленок термоэлектрических материалов

на их свойства

2Л. Основные технологические приемы

термического напыления термоэлектрических материалов

Для получения пленок термоэлектрических полупроводниковых: материалов широко применяется метод термического испарения у которому в основном и посвяш;ена настоянная глава.

Получение термоэлектрических пленок заданного состава методом термического испарения. Состав пленок термоэлектрических-материалов определяется прежде всего необходимостью обеспечить заданную концентрацию носителей заряда. В полупроводниковых соединениях с примесной проводимостью, к которым в основном относятся рассматриваемые материалы, концентрация носителей определяется отклонением состава соединения от сте-хиометрического соотношения, содержанием посторонних, а в ряде случаев специально вводимых примесей и концентрацией, электрически активных дефектов.

Рабочая концентрация носителей заряда в термоэлектрических полупроводниковых материалах лежит в пределах от 10 до Юсм. Для того чтобы обеспечить такую концентрацию, следует поддерживать стехиометрическое соотношение с точностью по меньшей мере 0,1 ат.%. При этом концентрация электрически активных точечных дефектов и посторонних примесей не должна превышать 0,1 ат.%.

При полудении пленок твердых растворов термоэлектрических материалов, таких, как (Bi, 8Ь)2Тез и Bi2(Te, 8е)з, должен быть достаточно точно выдержан состав твердого раствора, определяющий важные термоэлектрические параметры - ширину запрещенной зоны, эффективную массу носителей и теплопроводность решетки.

Как правило, термоэлектрические полупроводниковые соединения испаряются инконгруэнтно, поэтому без специальных мер по стабилизации состава стехиометрическое соотношение в пленках может быть сильно нарушено. Это видно, например, из результатов работы [60], в которой исследовалось измерение состава пленки по мере испарения твердого раствора (В1,8Ь)2Тез. Характер изменения содержания теллура в койденсате, а также в тигельном остатке показывают кривые, приведенные на рис. 2.1. Из рисунка видно, что за время напыления происходит значитель-





Рис. 2.1. Изменение содержания теллура в конденсате (i) и в тигельнбм остатке (2) в зависимости от времени напыления (В18Ь)2Тез

Рис. 2.2. Двухкамерный испаритель

1 - пробка, 23 - коаксиальные камеры, 4 - капиллярное отверстие

ное, почти двукратное, уменьшение содержания теллура в пленках.

В технике термического напыления пленок известен ряд приемов, обеспечивающих получение заданного состава пленок. Их можно разделить на методы быстрого испарения и методы, основанные на регулировании состава паровой фазы. В методах быстрого испарения небольшая порция шихты интенсивно разогревается, полностью испаряется и конденсируется на подложке за время, намного меньшее, чем продолжительность формирования пленки. В этих условиях отклонение состава пленки от состава шихты может быть связано только с реиспарением материала пленки и загрязнениями из внешней среды и подложки. Это отклонение, как правило, менее значительно, чем отклонение, связанное с откачкой легколетучих составляющих материала шихты в вакуумную систему при медленном непрерывном испарении, и легче поддается контролю. К методам быстрого испарения, нашедшим применение в технологии пленок термоэлектрических материалов, относятся испарение измельченной шихты на испарителе, мгновенно нагреваемом до высокой температуры, в том числе дискретное испарение шихты, поступающей небольшими порциями, а также распыление шихты лазерным импульсом.

Управление составом паровой фазы путем испарения отдельных компонентов материала иа независимых источников использовано в одной из ранних работ по конденсации пленок теллурида висмута [61]. Висмут и теллур испарялись из отдельных источников, причем температуры источников и подложки подбирались таким образом, чтобы паровая фаза содержала избыток теллура, а образующийся в конденсате избыточный теллур реиспарялся. Эти условия достигались при температуре источника висмута 750° С (при этом парциальное давление паров висмута было равно 5.1Q-4 Тор) и температуре подложки 450° С. Температура источника теллура соответствовала 10-40-кратному пересыщению



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [ 26 ] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

0.0008