Bandstruktur und Ladungsträgerstreuung in p-leitenden (Bi1tn11tn-1tnxSb1tnx)1tn2Te1tn3-Mischkristallen: Modellierung der thermoelektrischen Eigenschaften im Temperaturbereich 100..300 K
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
1997
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Halle, Univ., Diss., 1997 |
| Beschreibung: | 97, 83 S. Ill., graph. Darst. |
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INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
1
EINFUEHRUNG
.
1
2
GRUNDLAGEN
.
3
2.1
MATERIALWISSENSCHAFTLICHE
GRUNDLAGEN
.
3
2.1.1
KRISTALLSTRUKTUR
UND
CHEMISCHE
BINDUNG
.
3
2.1.2
STOECHIOMETRIEABWEICHUNG
UND
DOTIERUNGSEINFLUSS
.
4
2.1.3
KRISTALLZUECHTUNGSVERFAHREN
UND
PROBENHOMOGENITAET
.
5
2.1.4
EFFEKTIVE
THERMOELEKTRISCHE
MATERIALEIGENSCHAFTEN
.
6
2.2
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
.
7
2.2.1
PHAENOMENOLOGISCHE
THEORIE
ZUR
PLASMAREFLEXION
FREIER
LADUNGSTRAEGER
.
7
2.2.2
PHAENOMENOLOGIE
DES
LADUNGSTRANSPORTS
.
9
2.2.3
MIKROSKOPISCHE
THEORIE
.
10
2.2.3.1
BERECHNUNG
DER
DYNAMISCHEN
LEITFAEHIGKEIT
.
11
2.2.3.2
TRANSPORTGROESSEN
IM
SECHS-TAL-MODELL
.
13
2.2.3.3
DIELEKTRISCHE
SUSZEPTIBILITAET
IM
SECHS-TAL-MODELL
.
13
2.2.4
DIE
THERMOELEKTRISCHE
EFFEKTIVITAET
IM
PARABOLISCHEN
EIN-BAND-MODELL
.
14
2.2.5
LADUNGSTRAEGERSTREUUNG
IM
MISCHKRISTALLSYSTEM
(BI^SBJJTEJ
.
15
2.2.5.1
MECHANISMEN
DER
LADUNGSTRAGERSTREUUNG
.
15
2.2.5.2
ZUR
GUELTIGKEIT
DER
RELAXATIONSZEITNAEHERUNG
.
16
2.2.5.3
ZWISCHENTALSTREUUNG
.
18
2.2.6
GITTERWAERMEWIDERSTAND
UND
LORENZ-ZAHL
.
18
3
MESSUNG
DER
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
THERMOELEKTRISCHER
EIGENSCHAFTEN
.
21
3.1
PROBLEMATIK
.
21
3.2
MESSMETHODIK
UND
APPARATUR
.
21
3.3
PROZESSFUEHRUNG
UND
PARAMETERWERTE
.
23
3.4
EINFLUSS
DER
REALEN
MESSBEDINGUNGEN
.
23
4
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
.
25
4
1
PROBENMATENAL
.
25
4.2
HOMOGENITAETSZUSTAND
.
25
4.3
MESSUNGEN
THERMOELEKTRISCHER
GROESSEN
AN
(BI^BJJTEJ
(X=0.5,
0.75)
.
27
4.4
GALVANOMAGNETISCHE
SCHWACHFELDKOEFFIZIENTEN
.
28
4.5
REFLEXIONSVERMOEGEN
IM
INFRAROT
.
29
4
5.1
PROBENPRAEPARATION
.
29
4
5.2
MESSGENAUIGKEIT
.
30
4.5.3
TEMPERAMRABHAENGIGKEIT
DER
REFLEXIONSSPEKTREN
.
31
5
INTERPRETATIONSANSATZ
UND
MODELLIERUNG
.
33
5.1
PARAMETERANPASSUNG
DES
SPEKTRALEN
REFLEXIONSVERMOEGENS
IM
IR
.
33
5.1.1
MODELLVARIANTEN
.
33
5.2
WEITERENTWICKLUNG
DES
TRANSPORTMODELLS
.
34
5.2.1
REINE
STREUUNG
-
ANSATZ
NICHTPARALLELER
HAUPTACHSENSYSTEME
.
34
5.2.2
BESCHREIBUNG
GEMISCHTER
ANISOTROPER
STREUUNG
IM
NICHTPARABOLISCHEN
EIN-BAND/SECHS-TAL-MODELL
35
5.3
ANPASSUNGSRECHNUNGEN
ZUM
TRANSPORTMODELL
.
37
5.3.1
ANSATZ
ZUR
LADUNGSTRAEGERSTREUUNG
.
37
5.3.2
DARSTELLUNG
DER
TRANSPORTGROESSEN
IM
EIN-BAND/SECHS-TAL-FALL
(NPH-MODELL)
.
39
5.3.3
ANPASSUNGSRECHNUNGEN
.
40
5.3.4
PROGRAMMTECHNISCHE
UMSETZUNG
.
41
6
ERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
DER
ANPASSUNGSRECHNUNGEN
ZUM
LADUNGSTRANSPORT
IN
(BI
OS
SB
OS
)
2
TE
3
UND
('O,ISSB
O7J
)2TE
3
.
43
6
1
PROBLEMSTELLUNG
.
43
6
2
ANPASSUNGSPARAMETER
DER
INFRAROT-REFLEXIONSSPEKTREN
VON
P-FBI^^SBJJTEJ-MISCHKRISTALLEN
.
46
6.2.1
DAS
VERHAELTNIS
TRAEGERDICHTE
PRO
EFFEKTIVE
MASSE
DER
LOECHER
.
47
6.2.2
OPTISCHE
RELAXATIONSZELT
.
48
6.2.3
PLASMAREFLEXION
UND
TRANSPORTMODELL
.
49
6.3
GALVANOMAGNETISCHE
TRANSPORTEIGENSCHAFTEN
VON
(BI
0S
SB
05
)
2
TE
3
UND
(BI^
^SBO
7!
)
2
TE
3
-
INTERPRETATION
IM
NICHTPARABOLISCHEN
EIN-VALENZBAND-MODELL
.
50
6.3.1
ERGEBNISSE
DER
MODELLANPASSUNG
.
50
6.3.1.1
DIE
ERFOLGREICHE
NUMERISCHE
REPRODUZIERUNG
DES
EXPERIMENTELLEN
BILDES
.
50
6.3
1.2
ANPASSUNGSPARAMETER
DER
BANDSTRUKTUR
UND
TRAEGERRELAXATIONSZEIT
.
52
6.3.1.3
TEMPERATURVERLAUF
DES
REDUZIERTEN
FERMI-NIVEAUS
UND
DES
NICHTPARABOLIZITAETSPARAMETERS
.
55
6.3.2
ANISOTROPIEEIGENSCHAFTEN
.
56
6.3.2.1
ANISOTROPIE
DES
SEEBECK-KOEFFIZIENTEN
.
57
6.3.2.2
ANISOTROPIE
GALVANOMAGNETISCHER
KOEFFIZIENTEN
.
58
6.3.2.3
DISKREPANZ
VON
LEITFAHIGKEITS
UND
RICHTUNGSMASSENANISOTROPIE
.
60
6.4
FOLGERUNGEN
ZUM
EM-VALENZBAND-MODELL
.
61
6.4.1
LORENZ-ZAHL
UND
GITTERWAERMELEITFAEHIGKEIT
.
61
6.4.2
THERMOELEKTRISCHE
EFFEKTIVITAET
-
FOLGERUNGEN
FUER
DEN
MATERIALEMSATZ
.
61
6
4.2
1
TRAEGERDICHTEOPTIMIERTES
MATERIAL
.
61
6.4.2.2
MATERIALVERGLEICH
(BIOJSBOJIJTEJ-FBIOJJSBOJJIJTEJ
.
63
6.4.3
VERGLEICH
DER
TRANSPORTMODELLE
.
64
6.5
DAS
ZWEI-VALENZBAND-MODELL
FUER
(BIJ.^SB^TEJ
.
65
6.6
WEITERFIIHRUNG
DER
MODELLIERUNG
ZUR
BANDSTRUKTUR
UND
TRAEGERSTREUUNG
.
68
7
P-LEITENDES
(BI.^SBJ/TEJ
FUER
DEN
EINSATZ
BEI
NIEDRIGEN
TEMPERATUREN
.
70
7.1
ANWENDUNGSBEREICHE
FUER
P-(BI,.
X
SBJ
2
TE
3
.
70
7.2
OPTIMIERUNGSKONZEPT
.
71
7.3
BERECHNUNGSVERFAHREN
DER
ANWENDUNGSRELEVANTEN
MATERIALPARAMETER
FUER
HOMOGENES
TIEFTEMPERATUR
MATERIAL
.
72
7.4
EINFLUSS
LOKALER
TRAEGERDICHTESCHWANKUNGEN
AUF
TIEFTEMPERATURMATERIAL
.
72
7.5
MODELLVERIFIKATION
IM
BEREICH
OPTIMIERTER
LADUNGSTRAEGERDICHTE
.
75
7.5.1
ELEKTRONISCHER
MATERIALPARAMETER
UND
S(A)-ISOTHERME
.
75
7.5.2
GITTERWAERMEWIDERSTAND
BEI
VARIIERENDER
TRAEGERDICHTE
.
77
7.6
TEMPERAMRABHAENGIGKEIT
DER
THERMOELEKTRISCHEN
EIGENSCHAFTEN
BEI
100.400K
.
80
7.6.1
KURVENSCHAREN
MIT
TRAEGERDICHTEVARIATION
.
80
7.6.2
TEMPERAMRVERLAUF
DES
SEEBECK-KOEFFIZIENTEN
.
81
7.6.3
HARMAN-EFFEKTIVITAET
.
82
7.6.4
WAERMELEITFAEHIGKEIT
.
83
7.6.5
ELEKTRISCHE
LEITFAEHIGKEIT
.
85
7.7
THERMOELEKTRISCHE
EIGENSCHAFTEN
IM
GEBIET
BIPOLARER
LEITUNG
.
85
7.7.1
SEEBECK-SCAN
AM
PN-UEBERGANG
.
86
7.7.2
TRAEGERDICHTEABHAENGIGKEIT
DES
ELEKTRONISCHEN
MATERIALPARAMETERS
BEI
AENDERUNG
DES
LEITUNGSTYPS
.
.
87
7.7.3
MONOTONIEVERHALTEN
DER
WAERMELEITFAEHIGKEIT
BEI
VARIATION
DER
AKZEPTORKONZENTRATION
.
89
7.8
MATERIALOPTIMIERUNG
FUER
DEN
TIEFTEMPERATUREINSATZ
.
91
7.8.1
OPTIMIERUNG
DER
MISCHKRISTALLZUSAMMENSETZUNG
VON
P-(BI|_JSB
X
)
2
TE
3
-TIEFTEMPERATURMATERIAL
.
91
7.8.2
REDUKTION
DER
TRAEGERDICHTEINHOMOGENITAET
DURCH
AKZEPTOR-BASISDOTIERUNG
-
EIN
KONZEPT
.
92
7.8.3
FOLGERUNGEN
ZUR
AUSWAHL
UND
PRAEPARATION
VON
TIEFTEMPERATURMATENAL
.
94
8
ZUSAMMENFASSUNG
.
95
ANHANG
A
ZUR
TRANSPORTMODELLIERUNG
VON
(BI
1
_
X
SB
I
)
2
'RE
3
IM
EIN-VALENZBAND-MODELL
AL
BANDSTRUKTUR
UND
TRAEGERSTREUUNG
-
FORMALISMUS
.
AL
AL.L
BEZEICHNUNGEN
.
AL
AL.
2
DISPERSIONSRELATION
UND
EFFEKTIVE
MASSE
.
AL
AL.
3
ENERGIEINTEGRATION,
FERMI-INTEGRALE
UND
GAMMA-FUNKTION
.
A2
AL.
4
LOESUNGSTENSOR
DER
BOLTZMANN-GLEICHUNG
.
A2
A1.5
PHAENOMENOLOGISCHE
GLEICHSTROM-TRANSPORTGROESSEN
IM
1-TAL-MODELL
.
A3
AL.
5.1
PARABOLISCHES
1-TAL-MODELL
MIT
REINER
STREUUNG
.
A3
A2
FORMALISMUS
IM
EIN-BAND-MODELL
.
A4
A2.1
GLEICHUNGSSYSTEM
ZUR
BERECHNUNG
DER
BANDSTRUKTURPARAMETER
(EM-BAND-MODELL)
.
A4
A2.2
GEOMETRISCHE
BANDSTRUKTURPARAMETER
NACH
C
AYWOOD
UND
M
ILLER
.
A4
A2.3
AUSGEWAEHLTE
MAGNETOWIDERSTANDSKOEFFIZIENTEN
(ACHSENPARALLELE
ELLIPSOIDE)
.
A4
A2.4
DIE
GRENZEN
DES
DRABBLE/WOLFE-MODELLS
FUER
P-LBI^SBJJTEJ
.
A5
A3
HAUPTACHSENTRANSFORMATIONEN
.
A7
A3.1
TRANSFORMATIONSMATRIZEN
UND
KOORDINATENSYSTEME
.
A7
A3.2
BERECHNUNG
DER
AYY
H
IN
HAUPTACHSENLAGE
AUS
DEN
AYY*
UND
T
YY
R
.
ASS
A3.3
UMRECHNUNG
DER
MAGNETFELDABHAENGIGEN
LEITFAEHIGKEITS
IN
WIDERSTANDSGROESSEN
.
ASS
A3.4
DARSTELLUNG
DER
TOTALEN
LEITFAEHIGKEIT
AUS
DEN
BEITRAEGEN
DER
TAELER
IM
SECHS-TAL-MODELL
.
A9
A4
TEMPERATURVERLAUF
DER
ANPASSUNGSPARAMETER
DES
IR-REFLEXIONSVERMOEGENS
.
A10
A4.1
FOURIER-PRINZIP
UND
MESSABLAUF
.
A10
A4.2
PROBENSATZ,
MESSTEMPERATUREN,
MESSBEREICHE
.
ALL
A4.3
AUFBEREITUNG
DER
MESSSPEKTREN
.
A12
A4.4
DAS
2-SCHRITT-VERFAHREN
ZUR
PARAMETERANPASSUNG
DES
SPEKTRALEN
REFLEXIONSVERMOEGENS
.
A12
A4.5
PARAMETER
DER
PLASMAREFLEXION
FREIER
LADUNGSTRAEGER
IM
DRUDE-MODELL
.
A14
A4.5.1
TEMPERATURVERLAEUFE
DER
HF-DIELEKTNZITAETSKONSTANTEN
.
A16
A4.6
PARAMETER
DER
IR-REFLEXION
UNTER
BERUECKSICHTIGUNG
SPEKTRAL
ABHAENGIGER
INTERBANDBEITRAEGE
.
A16
AS
ANPASSUNGSERGEBNISSE
IM
NPH-MODELL
.
A19
A5.1
PROBE
1
-
(BIOJSB^TE,
.
A19
A5.1.1
VARIANTENVERGLEICH
DER
ANPASSUNGSPARAMETER
.
A19
A5.1
2
GRAFIKEN
ZUM
MODELL-EXPERIMENT-VERGLEICH
.
A21
A5.1.3
GRAFIKEN
DER
MODELLPARAMETER
.
A23
A5.
1.4
GRAFIKEN
BERECHNETER
MODELLGROESSEN
.
A24
A5.
1.5
BERECHNUNG
DER
THERMOELEKTRISCHE
EFFEKTIVITAET
.
A26
A5.
1.6
KENNGROESSEN
OPTIMIERTEN
MATERIALS
.
A27
A5.1.7
ANISOTROPIEVERHAELTNISSE
.
A27
A5.2
PROBE
2
-
(BI
025
SB
0
75
)
2
TE3
.
A2SS
A5.2.1
VARIANTENVERGLEICH
DER
ANPASSUNGSPARAMETER
.
A2S
A5.2.2
GRAFIKEN
ZUM
MODELL-EXPERIMENT-VERGLEICH
.
A30
A5
2.3
GRAFIKEN
DER
MODELLPARAMETER
.
A32
A5.2.4
GRAFIKEN
BERECHNETER
MODELLGROESSEN
.
A33
A5.2.5
BERECHNUNG
DER
THERMOELEKTRISCHE
EFFEKTIVITAET
.
A35
A5.2.6
KENNGROESSEN
OPTIMIERTEN
MATERIALS
.
A36
A5.2.7
ANISOTROPIEVERHAELTNISSE
.
A36
A6
INVARIANZ
DES
MODELLS
BEI
VARIATION
DER
TRAEGERDICHTE
.
A37
A6.1
SERIENDARSTELLUNGEN
'
AUSGLEICHSKURVEN
DER
TEMPERATURVERLAEUFE
BERECHNETER
GROESSEN
.
A3SS
A7
GRAFIKEN
ZUR
ENERGIEABHAENGIGKEIT
DER
ANISOTROPIE
GALVANOMAGNETISCHER
TRANSPORTGROESSEN
-
THEORETISCHE
VERLAEUFE
IM
NPH-MODELL
.
A40
A7.1
(BI
0;
SB
05
)
2
TE
3
.
A40
A7.2
(BIOSSBO^TE,
.
A44
A8
BERECHNUNG
THERMOMAGNETISCHER
KOEFFIZIENTEN
.
A48
A8.1
GRAFIKEN
BERECHNETER
MODELLVERLAEUFE
-
(BI^SBOJ^TE,
.
A49
A8.2
GRAFIKEN
BERECHNETER
MODELLVERLAEUFE
-
(BI
0B
SB
07
J)2TE
3
.
A50
A9
BESTIMMUNG
DER
MINORITAETSTRAEGERPARAMETER
AUS
DEN
EIGENLEITUNGSLIMITS
DER
WAERMELEITFAEHIGKEIT
UND
DES
SEEBECK-KOEFFIZIENTEN
IM
PARABOLISCHEN
1-LB/L-VB-MODELL
.
A51
A10
WEITERFUEHRENDES
ZUR
TRANSPORTMODELLIERUNG
.
A52
A10.
1
AUSWIRKUNGEN
DER
IM
NPH-ANSATZ
ENTHALTENEN
VEREINFACHUNGEN
.
A52
A10.2
ZUR
ZUVERLAESSIGKEIT
DER
ANPASSUNGSRECHNUNGEN
.
A53
ALL
ANWENDUNGSCHANCEN
DER
MATERIALOPTIMIERUNG
.
A55
ANHANG
B
MESSUNG
THERMOELEKTRISCHER
EIGENSCHAFTEN
-
STOERGROESSEN
UND
KORREKTUREN
BL
ERSATZSCHALTBILDER
UND
BEZEICHNUNGEN
.
A57
B2
ABSCHAETZUNG
SYSTEMATISCHER
MESSFEHLER
.
A59
B2.1
WIDERSTAND
HOMOGENER
KONTAKTSCHICHTEN
.
A59
B2.2
DIMENSIONSEFFEKT
UND
NICHTLINEARITAET
AN
DURCHBROCHENEN
ISOLATIONSSCHICHTEN
.
A60
B2.3
THERMISCHE
KOPPLUNG
ZUR
UMGEBUNG
.
A62
B2.4
THERMOELEKTRISCHE
WIRBELSTROEME
IM
INHOMOGENEN
MATERIAL
.
A63
B2.5
ELEKTRISCHE
NEBENSCHLUESSE
.
A64
B2.6
KALIBRIERUNGSUNSICHERHEITEN
.
A64
B2.7
TEMPERATURABWEICHUNG
DER
MESSSTELLEN
DER
THERMOELEMENTE
.
A65
B2
8
WAERMETONUNG
IN
DER
HOMOGENEN
PROBE
.
A66
B2
9
THERMISCHE
RELAXATION
NACH
AENDERUNG
DES
PROBENSTROMES
.
A66
B2.
10
VERSCHIEBUNG
DER
STATIONAEREN
TEMPERATURDIFFERENZ
.
A68
B2.
11
INSTATIONAERE
WAERMESTROMBILANZ
.
A69
B2.
12
ZUR
METHODIK
DER
HARMAN-MESSUNG
.
A70
B2.
13
IDEALE
EFFEKTIVITAETSABWEICHUNG
.
A70
B2.14
EXPERIMENTELLE
EFFEKTIVITAETSABWEICHUNG
.
A71
B3
EXPERIMENTELLE
SEPARATION
VON
FEHLEREINFLUESSEN
.
A72
B3.1
VIER-SONDEN-MESSUNG
ZUR
ELIMINIERUNG
DES
ELEKTRISCHEN
KONTAKTWIDERSTANDES
.
A72
B3.2
THERMISCHE
KOPPLUNG
ZUR
UMGEBUNG
.
A74
B3.3
REPRODUZIERBARKEIT
BEI
WIEDERHOLUNGSMESSUNGEN
.
A75
B3.4
REFERENZMESSUNGEN
.
A75
B3.5
DURCHBROCHENE
ISOLATIONSSCHICHTEN
.
A76
B4
MESSTECHNISCHE
SCHLUSSFOLGERUNGEN
.
A76
QUELLENVERZEICHNIS
.
A77 |
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