Реєстраційний номер
0524U000280, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор технічних наук
Дата захисту
19-09-2024
Статус
Захищена
Назва роботи
Твердотільні термо- і фотоелектричні перетворювачі енергії та сенсорні елементи на основі модифікованих структур телуридів
Здобувач
Дзундза Богдан Степанович, Кандидат фізико-математичних наук
Консультант Дунець Роман Богданович
Опонент Татарчук Дмитро Дмитрович
Опонент Сльотов Олексій Михайлович
Опонент Вісьтак Марія Володимирівна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
Дисертація присвячена розв’язанню актуальних науково-технічних проблем модифікації напівпровідникових структур телуридів для створення високоефективних перетворювачів енергії та сенсорів на їх основі, а також побудові спеціалізованих засобів для дослідження їх властивостей. У роботі розглянуто особливості і методи дослідження термоелектричних властивостей напівпровідникових структур, встановлено закономірності термоелектричних властивостей від хімічного складу, структури і технологічних факторів отримання та розроблено високоефективні термоелектричні і фотоелектричні перетворювачі енергії, а також високочутливі сенсори на їх основі.
Розроблено технологію виготовлення багатошарових високоефективних (ККД 10-14%) термоелементів, в яких поєднуються низькотемпературні (300–600 К) шари на основі сполук Bi2Te3 та середньотемпературні (600-900 К) термоелектричні матеріали на основі легованого PbTe (n-тип) та GeTe (p-тип).
Розроблено ефективні термоелектричні матеріали та конструкцію ТПЕ на основі плівкових матеріалів p-B2-xSbxTe3 і n-Bi2Te3-ySey на тонкій поліамідній підкладці з безрозмірною термоелектричною добротність ZT = 0,6 і ККД ~ 3,6% при різниці температур 100 К, що є вище, ніж у існуючих аналогів промислових мікроперетворювачів.
Вперше продемонстровано концепцію ІЧ-сенсора на основі PbTe:In pn переході з довжиною хвилі 4 мкм, який працює при температурах до 150 К, що відкриває перспективу його застосування з розробленим кріогенним твердотільним термоелектричним охолоджувачем.
Набули подальшого розвитку методи дослідження термоелектричних властивостей напівпровідникових матеріалів, що дало змогу встановити закономірності термоелектричних властивостей від хімічного складу, структури та технологічних факторів отримання. Встановлено технологічні режими отримання плівок, які дають можливість досягти суттєвого покращення термоелектричних властивостей розроблених плівок в порівнянні з масивними матеріалами.
Розроблена архітектура та елементна бази гібридної сенсорної мікросистеми на основі як КМОН-приладних структур, так і дискретних схемотехнічних рішень, проведено моделювання та дослідження електричних, часових і температурних характеристик та створено прототип системи для біомедичних застосувань.
Запропоновано модульну концепцію вимірювальної системи для термоелектричних та фотоелектричних досліджень, яку реалізовано у вигляді програмно-апаратного комплексу, що базується на ефективному поєднанні адаптованих неруйнівних методів вимірювання електрофізичних величин, оригінальної схемотехніки, швидкому опрацюванні сигналів з подальшим програмним опрацюванням отриманих даних на основі математичних моделей.
Дата реєстрації
2024-08-30
Додано/оновлено в НРАТ
2024-08-30 / 2026-07-01
