Исследование полупроводниковых материалов для фото и термо преобразователей под давлением инертного газа

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ФОТО И ТЕРМО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ИНЕРТНОГО ГАЗА

Худойбердиева Мухайёхон Зоиржон кизи , Усмонов Якуб Усмонович, Набиев Махмуджон Бозорович

Ферганский государственный университет г.Фергана.Узбекистан. e-mail [e-mail]тел:[phone]

Аннотация

В статьи рассмотрены и исследовано метод получение полупроводниковых материалов для фото и термопреобразователей под давлением инертного газа. Этот метод даёт возможность получить материалы кварцевом тигле и обеспечивает воспроизводимость.

Ключевая слова: пполупроводник, сплав, висмут, сера, свинец, термоэлектричество Селен, Теллур, Сибуим, Кварц, тигел, эффективность, инертный газ, термообработка, материалы.

Термоэлектрический метод прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, началось серьезно развиваться только с открытием полупроводниковых термоэлектрических материалов, так как их свойства обеспечивают высокий к.п.д. преобразования энергии.

Создания различных модификаций термоэлектрических источников тока (термоэлектрогенераторов ) на основе второго термоэлектрического эффекта-Зеебека.

При создании целого ряда новых термоэлектрических устройств для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, необходимы высококачественные термоэлектрические материалы со стабильными характеристиками и высокой термоэлектрической добротностью

Нами предложена метод получение полупроводниковых материалов для фото и термо преобразователей под давлением инертного газа. Этот метод даёт возможность получить материалы кварцевом тиглях.

При получении полупроводниковых материалов термоэлектрические свойства сплавов, зависят не только от состава, но и от чистоты исходных компонентов. Поэтому материалы, полученные из различных партии сырья часто отличаются по своим термоэлектрическим свойствам.

На практике характеристику исходного сырья удобно определять по термоэлектрическим свойствам основы (нелегированного материала), сплавленной из данного сырья [2].

Практика показывает, что некоторые партии исходного сырья дают основы, термоэлектрические свойства которых не позволяют получить легированной материал с оптимальными свойствами. Поэтому нами предложен метод корректирования свойств основы за счет введении в шихту сверх стехиометрических количеств халькогенов, чтобы получить основу с оптимальными свойствами: коэффициент термоэдс α=200240 мкв/град, и удельной электропроводностью σ=600200 ом^-1.см^-1[2, 3,4].

При проведении плавок в открытых тиглях, потери вещества за счет испарения настолько велики, что термоэлектрических свойства материалов получаются совершенно неудовлетворительными. Поэтому при проведении плавок в открытых тиглях для компенсации потерь вводится (соответственно поперечному сечению тигля) сверх стехиометрические количества теллура.

Плавки проводилось в кварцевых тиглях, следующих диаметром 1,6 см (S=2,01 см²) вес шихты 20г.

На рис.1 приведены опыты с тиглями большого диаметра 1,6 см. (площадь поперечного сечения 2,01 см²). Здесь вплоть до избытка теллура 0,1% вес сплавы, вообще имеют дырочную проводимость, и только при введении в шихту избытка теллура более 0,1% вес термоэдс меняет свой знак на отрицательный, и полупроводник приобретает электронную проводимость.

Рис. 1. Влияние избытка теллура на изменение термоэлектрических свойств основы. Bi2Te3-Bi2Se3синтезированной в кварцевом тигле площадью S-2,01 см^2 без затвора.

В тигле диаметром 1,6 см с увеличением количества введенного в шихту избыточного теллура, коэффициент термоэдс сначала растет, достигая максимума при концентрации 0,08% вес избытка теллура, а при дальнейшим увеличении избытка теллура, вплоть до 0,6% вес коэффициент термоэдс падает. Однако в указанном интервале концентрации для тиглей диаметром не более 1,6см знак термоэдс не меняется, свидетельствуя о том, что в этой области вес сплавы характеризуются электронной проводимостью. В месте с тем процент потерь при увеличении избытка водимого теллура также увеличивается.

Сравнения результаты, полученные при сплавлении шихты в тиглях разных диаметров, можно указать на то, что количество потерь за счет испарении в процессе плавки увеличивается линейно с увеличением избытка теллура, вводимого в шихту. При этом скорость увеличения процента потерь, определяемая тангенсом угла наклона прямой потерь и абсциссой количества избытка теллура, увеличивается с увеличением площади тигля. Из приведенных графиков также следует, что при указанных количествах сплавляемой шихты основа, пригодная для легирования, в тигле диаметром 1,6 см (площадь сечения 2,01см²) при введении 0,4% вес. избытка теллура, а в тигле диаметром 2,0 см (площадь сечения 3,14 см²) основа, пригодная для легирования, получается при введении в шихту 0,675% вес. избытка теллура. Термоэлектрические свойства такой основы следующие: σ=580 ом^-1.см^-1, α=200 мкв/град.

Литература

1. 
   А.Ф.Иоффе «Полупроводниковые термоэлементы. » Москва 1960 г. с 183.
   
2. 
   М.Б.Набиев, Я.Усмонов и др. Избранные труды Международного симпозиума по фундаментальным и прикладным проблемам науки. Итоги науки том.3. Москва 2013 год.
   
3. 
   М.Набиев., Я.Усмонов и др. «Разработка методов получения и исследование термоэлектрических материалов под давлением инертного газа в открытом кварцевом тигле» III Международной конференции по Оптическим и фотоэлектрическим явлением в полупроводниковых микро и наноструктурах. Фергана 2014
   

4. Набиев М.Б., Я.Усмонов и др. Способ получения полупроводниковых материалов для термопреобразователей. Рес.Научно прак. Конференция в Нац.Универ.Узбек.Ташкент 26-27 октябр 2018