Creşterea eficienţei termice a materialelor semiconductoare micro şi nanostructurate şi nanocompoziţilor pe bază de aliaje de bismut pentru convertizoare termoelectrice de energie miniaturizate

Codul: 13.820.05.12/BF
Titlul: Creşterea eficienţei termice a materialelor semiconductoare micro şi nanostructurate şi nanocompoziţilor pe bază de aliaje de bismut pentru convertizoare termoelectrice de energie miniaturizate
Program: Proiect bilateral Moldova – Belarus
Termenul de realizare a proiectului: 2013-2014
Instituţii coordonatoare: Institutul de Inginerie Electronică şi Nanotehnologii „D.Ghiţu”, AŞM
Universitatea de Stat din Belarus, Minsk, Republica Belarus
Director de proiectr: Nikolaeva Albina, dr. hab. şt. f.-m., conf. cercet.
Executori: Laboratorul Electronica Structurilor de Dimensionalitate Redusă
Cuvinte cheie: Nanotehnologii, semiconductori nanostructuraţi, termoelectricitate, cuantificare dimensională, anizotropie, răcire termoelectrică

 

Rezumat:

Proiectul este orientat spre căutarea metodelor de majorare a eficienţei termoelectrice (ET) în nanostructuri şi materiale nanotexturate, utilizând atât principiile fizice, ce duc la creşterea ET, cât şi dezvoltarea tehnologiilor noi de obţinere a nanostructurilor şi materialelor nanotexturate din Bi şi aliajele lui semiconductoare. Vor fi utilizate mai multe moduri de a obţine materiale de înaltă ET. O modalitate de îmbunătăţire a proprietăţilor termoelectrice va fi fabricarea nanostructurilor, nanofirelor din aliaje semiconductoare cu diferite orientări cristalografice în izolaţie de sticlă. Orientarea cristalografică joacă un rol semnificativ atât la realizarea efectului de cuantificare dimensională, ce duce la creşterea ET, cât şi la sporirea şi optimizarea anizotropiei proprietăţilor termoelectrice pentru convertoarele termoelectrice anizotrope de energie. Metodele de deformare la comprimare şi alungire a nanostructurilor vor fi aplicate pentru a cerceta influenţa secţiunii suprafeţei Fermi, lăţimea benzii interzise asupra proprietăţilor termoelectrice şi anizotropiei lor.

Grupul de cercetători din Belorusia va dezvolta metoda de obţinere a foliilor de materiale eterogene spaţial cu neomogenităţi, dimensiunile cărora sunt comparabile cu lungimile de undă caracteristice electronilor sau fononilor, adică sunt în regiunea nanometrică. În acest scop va fi utilizată metoda de foliere a materialelor neomogene la o viteză înaltă de solidificare şi formarea incluziunilor microgranulate (până la dimensiuni nanometrice), ce duc la micşorarea conductibilităţii termice la fabricarea lor în formă de folie din materiale semiconductoare. Cercetarea proprietăţilor termoelectrice în fire semiconductoare cu diferite lungimi, diametre şi conţinut se va desfăşura în diapazonul de temperaturi 4.2 – 300 К. Câmpurile magnetice slabe vor fi utilizate pentru creşterea eficienţei magneto-termo-electrice a dispozitivelor pe bază de micro şi nanostructuri. Trebuie de menţionat faptul că firele în izolaţie de sticlă au o rezistenţă mecanică mai mare, sunt protejate de influenţele externe şi deteriorări mecanice în timpul montării, precum şi la utilizare practică, care în comun cu cheltuielile mici de material prezintă un avantaj semnificativ în cazul utilizării lor în aplicaţii practice în calitate de module termoelectrice cu eficienţă înaltă.

Pe baza foliilor de materiale nanostructurate va fi creat modelul experimental al microrefrigeratorului multietajat.