Механические напряжения в кремниевых наноструктурах вызывают значительный термоэлектрический эффект
Используя новые кремниевые наноструктуры, ученые из университета
Висконсин–Мэдисон (University of Wisconsin–Madison) создали эффективный
термоэлектрический материал.
Термоэлектрические устройства преобразуют тепловую энергию
в электрическую, или наоборот, за счет электричества охлаждают систему.
Увеличение эффективности термоэлектрических устройств достигается
с помощью контактов между полупроводниками с различными свойствами
(гетеропереходы), поэтому обычно такие устройства представляют собой
организованные структуры с чередующимися тонкими слоями двух различных
полупроводниковых материалов – так называемые сверхрешетки.
Заряды в многослойных проводах с гетеропереходами протекают сквозь
периодически изменяющееся электрическое поле, которое оказывает влияние
на их движение. В то же время, создание высоко модулированных систем
гетеропереходов на основе традиционных гетероструктур затруднено.
Поэтому для усиления модуляции электрического поля ученые пытаются найти
новые подходы и материалы.
Группа ученых из университета Висконсин–Мэдисон (University
of Wisconsin–Madison, США) подошла к проблеме с другой стороны. Ученые
создали сверхрешетку с использованием всего лишь одного материала. Для
этого были подготовлены кремниевые полоски с нанометровым сечением.
Эффект сверхрешетки достигался путем приложения к кремниевым полоскам
механического напряжения, создающего деформации, распределенные
в материале периодическим образом. Система волн механического напряжения
модулирует электрическое поле, при этом величина модуляции не уступает
аналогичной характеристике более сложной двухкомпонентной
гетероструктуры.
Слой, построенный из кремниевых нано–полосок, ученые назвали
нано–мембраной. Результаты исследований показали, что с помощью
наномембран можно добиться существенного преимущества в модуляции
электрического поля. Другим значимым отличием наномембран является
относительная простота производства этих однокомпонентных систем.
Ученые также отмечают, что их метод может быть применен к любому типу наномембран вне зависимости от природы полупроводника.
Высоко цитируемый журнал ACS Nano опубликовал подробности проведенных исследований в выпуске от 24 марта 2009 года.
Мария Костюкова
Опубликовано в NanoWeek, 30 марта — 5 апреля 2008 г., No. 61
Источник(и):
Nanoscale silicon could improve thermoelectric devices
| 
