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]

Рис. 3.36. Зависимость относительного изменения коэффициента термо-ЭДС (i, 5, 5, 7) и удельной электропроводности (2, 4, 6, 8) от усилия сжатия в объемных кристаллах (1-4) и пленках (6-8) р - BiojsSbisTeg для одноосного (1, 2, 5, 6) и гидростатического (5, 4, 7, 8) сжатий



2/7 J77 477

Рис. 3.37. Зависимость относительного изменения коэффициента Холла (а), удельной электропроводности (б), поперечного ЭНЭ (в), коэффициентов термо-ЭДС (г) от усилия сжатия в пленках р - BiojsSbi gTCg при рх = 5.1018 (i, б, 7), 7-1018 (-г), 1,2.1019 (5), 3,5.1019 (4), 7-1019 см-з (5) для Г = 300 (1-5), 140 (б) и 80 К (7)


/77 277 J77 477 кбар

одноосном сжатии. Это различие может быть объяснено нарушением симметрии кристаллической решетки при растяжении.

Более детальные исследования влияния одноосного сжатия (Рож ДО 30 кбар) на электрофизические свойства пленок р - Bio.eSbisTcg в интервале 80-300 К выполнены в [261]. Характер изменения R (Р), а (Р) мало чем отличается от изменения этих параметров в пленках р - BigTog (см. разд. 3.3). Так, при 300 К для всех исследованных образцов R уменьшается при увеличении давления, причем для пленок с низкой концентрацией зависимость R (Р) более резкая (рис. 3.37, а). При 140 К в пленках с 6-10 см" сразу при сжатии R уменьшается,



в то время как в образцах с более высокой концентрацией падение R начинается с 10-15 кбар.

Для о при 300 К характерно резкое увеличение при сжатии € ростом давление, причем, чем ниже концентрация носителей, тем сильнее увеличивается а (см. рис. 3.37, б). В то же время а уменьшается с давлением (см. рис. 3.37, в). Такой характер зависимостей кинетических коэффи-диентов от давления можно объяснить увеличением вклада неосновных носителей при сжатии кристалла за счет уменьшения g, а также деформацией эллипсоидов.

Относительное изменение Ни а в области начала собственной проводимости, исключая зависимость А к (Р) и Ь = {uJup){P), можно записать следующим образом:


22 J

Рис. 3.38. Температурная зависимость теплопроводности кристаллической решетки в пленках BiaTeg (7, 2), Bio,BSbi,5 Тез (5-) и Bi2Te2,iSeo,9 (Г, 8) J, 2, 2-8 - пленки на полиимиде, 5, 4 - на слюде, J, 5, 5, 7 - пленки после отжига, 2, 4, 6, 5 - без отжига

i + yp-ypb (1-I-Y„ 4, оЬ)а 1 + YiT + Yb

[0 1 + Yo + Yob

(3.18)

(3.19)

где индекс О означает Р = 0. Это позволяет, определив из (3.18) величину ур = Пр/ро, рассчитать Eg (Р) из закона действующих масс (3.17). Оказалось, что для образца с рх5-10 см~ при 300 К dg/dP -4.10-е эВ/бар, {dullupo)/dP IQ- 1/бар. Удовлетворительное совпадение значения Ego, полученное экстраполяцией Eg (Р) к Р = О, Eg, рассчитанной из температурной зависимости Д, наблюдается только для образца с самой низкой концентрацией {р 5-10 см"). Сростом концентрации экстраполированные значения EgQ, а также dEgldP уменьшаются. Это может быть связано с тем, что в пленках с высокой концентрацией главной причиной изменения кинетических коэффициентов с давлением служит не уменьшение Eg, а изменение компонент тензора эффективной массы и угла поворота эллипсоидов относительно главных осей кристалла.

Влияние структуры на теплопроводность пленок В12Тез и твердых растворов на его основе. В [262, 263] представлены результаты исследований теплопроводности пленок BigTog, (Bi,Sb)2Te3 и В12(Те8е)з, полученных методом дискретного испарения. Использование в качестве подложек различных мате-



риалов позволило получать и исследовать пленки с различной внутренней структурой.

На рис. 3.38 показаны температурные зависимости теплопроводности кристаллической решетки Хр в пленках BigTog, Bio,5Sbi,5Te3, Bi(Te, 8е)з толщиной 1,5 мкм. К сожалению, для оценки вклада Хэ использовалось значение числа Лоренца Ж для простой параболической зоны и г О (погрешность в оценке X может быть особенно значительной для пленок п - BigTog, в которых, как показано выше, зонный спектр имеет сложный характер).

В пленках, напыленных на полиимидную подложку, не наблюдалось влияния толщины (d изменялась от 0,5 до 3 мкм) на температурную зависимость и величину Кр, что свидетельствует о незначительном вкладе поверхностного рассеяния фононов.

Сравнение результатов Хр пленок и объемных кристаллов (см. рис. 3.7) показывает, что абсолютные величины Хр пленок и объемных кристаллов BigTog практически не отличаются. Это свидетельствует о том, что длина свободного пробега фононов, ответственных за явления теплопереноса в BigTog, меньше размеров зерен (блоков) в пленках. В то же время в пленках твердых растворов Хр значительно меньше по сравнению с Хр объемных кристаллов. Как известно, при образовании твердых растворов происходит уменьшение Хр за счет значительного рассеяния в большей степени коротковолновых фононов на нарушениях периодичности (идея А. Ф. Иоффе). Это в свою очередь увеличивает вклад длинноволновых фононов в теплопроводность. Для длинноволновых фононов длина свободного пробега значительно выше и соизмерима с размерами зерен в пленках. Поэтому умень-шениеазмера зерен (пленки на полиимиде) приводит к значительному уменьшению Хр, которое подчиняется закону Ахр (4 - размер зерен) [264].



[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]

0.0014