Введение
ГЛАВА I. Аналитический обзор литературы 18
1.1 Общие сведения о термоэлектрических преобразователях 18
1.1.1 Термоэлектрические эффекты 18
1.2.1 Термоэлектрическая добротность 21
1.1.1 КПД термоэлектрических генераторов 23
1.2 Текущее состояние исследований термоэлектрических материалов 26
1.2.1 Оптимизация концентрации носителей 26
1.2.2 Выбор ширины запрещённой зоны 27
1.2.3 Тепловые свойства термоэлектрических материалов 30
1.3 Наноструктурные термоэлектрические материалы 32
1.3.1 Общие сведения 32
1.3.2 Электрический транспорт в наноструктурных материалах 35
1.3.3 Фононный транспорт в наноструктурных материалах 38
1.3.4 Теоретические модели описания фононного транспорта 39
1.4 Твёрдые растворы Si-Ge. 42
1.4.1 Выбор химического состава сплавов SiGe n-типа 42
1.4.2 Выбор химического состава сплавов SiGe p-типа 45
1.4.3 Легирование сплавов SiGe силицидами переходных металлов
1.5 Компьютерное моделирование процесса спекания 47
1.6 Постановка задачи исследования 48
ГЛАВА II. Методики исследования
2.1 Исходные компоненты 49
2.2 Механическое сплавление в планетарных мельницах
2.2.1 Планетарная мельница АГО-2У 49
2.2.2 Планетарная мельница Fritsch Pulverisette 5 51
2.3 Консолидация порошков 53
2.3.1 Метод искрового плазменного спекания 53
2.3.2 Комплекс физического моделирования Gleeble 3800 56
2.4 Рентгенофазовый анализ 56
2.5 Просвечивающая электронная микроскопия 59
2.6 Сканирующая электронная микроскопия. Энергодисперсионная спектроскопия 60
2.7 Метод лазерной вспышки. Измерение теплопроводности материала. 61
2.8 Четырёхзондовый метод. Измерение удельного сопротивления и коэффициента термо-ЭДС 64
2.9 Измерение гальваномагнитных свойств 68
ГЛАВА III. Моделирование процесса искрового плазменного спекания методом конечных элементов 73
3.1 Задача моделирования 73
3.2 Выбор метода. Программный пакет Comsol 73
3.3 Построение модели
3.3.1 Геометрическое построение 74
3.3.2 Математическое описание модели 75
3.3.3 Граничные условия 76
3.3.4 Разбиение модели на конечные элементы 78
3.3.5 Используемые экспериментальные зависимости 79
3.4 Результаты моделирования 80
3.4.1 Расчёт моделей 80
3.4.2 Распределение плотности тока 80
3.4.3 Распределение температуры 82
3.5 Выводы по главе 86
ГЛАВА IV. Наноструктурированные сплавы SiGe n-типа проводимости 87
4.1 Нанодисперсные порошки твёрдых растворов SiGe n-типа 87
4.1.1 Механоактивация 87
4.1.2 Гранулометрический анализ 87
4.1.3 Рентгенофазовый анализ 89
4.1.4 Сканирующая электронная микроскопия. Элементный анализ 95
4.2 Синтез наноструктурированных сплавов SiGe n-типа 99
4.2.1 Консолидация порошков на установке искрового плазменного спекания 99
4.2.2 Просвечивающая электронная микроскопия
4.3 Тепловые свойства сплавов SiGe n-типа 103
4.4 Электрофизические свойства сплавов SiGe n-типа 106
4.5 Термоэлектрическая добротность сплавов SiGe n-типа 108
4.6 Исследование стабильности 110
4.7 Выводы по главе 112
ГЛАВА V. Наноструктурированные сплавы sige p-типа проводимости 114
5.1 Синтез наноструктурированных сплавов SiGe p-типа 114
5.1.1 Механоактивация 114
5.1.2 Консолидация материала 115
5.1.3 Рентгенофазовый анализ 116
SiGe-FeSi2 n-ТИПА
5.2 Просвечивающая электронная микроскопия 118
5.3 Тепловые свойства сплавов SiGe p-типа 122
5.4 Электрофизические свойства сплавов SiGe p-типа 124
5.5 Термоэлектрическая добротность сплавов SiGe p-типа 127
5.6 Выводы по главе 12
ГЛАВА VI. Наноструктурированные сплавы проводимости
6.1 Синтез наноструктурированных сплавов SiGe-FeSi2 n-типа
6.2 Рентгенофазовый анализ
6.3 Просвечивающая электронная микроскопия
6.4 Тепловые свойства сплавов SiGe-FeSi2 n-типа
6.5 Электрофизические свойства сплавов SiGe-FeSi2 n-типа
6.6 Термоэлектрическая добротность сплавов SiGe-FeSi2 n-типа
6.7 Выводы по главе
Общие выводы
Список использованных источников
