Розглянуто роль зниження розмірності структури термоелектричного матеріалу в підвищенні його термоелектричної ефективності. Показано, що термоелектрична ефективність "чисто двовимірного" термоелектричного матеріалу може перевищувати термоелектричну ефективність тривимірного кристалу лише тоді, коли енергія Фермі тривимірного кристалу за абсолютного нуля температури суттєво більша, ніж енергія Фермі "чисто двовимірного" матеріалу, що здійсненне тільки у разі досить малих відстаней між шарами й (або) ширинах квантових ям. У традиційних термоелектричних матеріалах ця умова виконується погано або не виконується зовсім. Вихід зі становища може полягати у використанні шаруватих (надграткових) матеріалів, о писуваних моделлю Фіваза. Для цього вони повинні мати досить вузькі дозволені зони, що описують рух електронів між шарами, що забезпечує високий ступінь відкритості поверхні Фермі цих матеріалів. У той же час заборонені зони цих матеріалів мають бути досить широкими для того, щоб перешкодити перетворенню домішкової провідності у власну в "генераторному" діапазоні температур. Традиційні шаруваті та надграткові матеріали, використовувані в електроніці та термоелектриці, мають діаметрально протилежну властивість: їх дозволені зони широкі, а заборонені - вузькі. Окрім того, відстані між їх шарами, і, отже, відповідні ширини квантових ям, досить великі. Зазначені фактори в сукупності суттєво обмежують термоелектричну ефективність цих матеріалів. На підставі проведеного аналізу визначено можливі оптимальні параметри перспективного надграткового термоелектричного матеріалу. Такий матеріал, якби він був створений, надав би змогу з одного боку створити термоелектричний генератор з ккд порядку 34 % між температурами 300 і 500 К, а з іншого - охолоджувач, що забезпечує однокаскадне охолодження з 300 до 100 К з охолоджувальним коефіцієнтом близько 0,3. Запропоновано методики пошуку перспективних термоелектричних м атеріалів, описуваних моделлю Фіваза, із застосуванням квантуючих магнітних полів.

  Повний текст PDF - 10.374 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"