Офіційний веб сайт

Розмірні ефекти в тонкоплівкових матеріалах для термоелектричного перетворення енергії

м47

Представлено Національним технічним університетом "Харківський політехнічний інститут".

Автор: Меньшикова С.І.,к.ф.-м.н., Будник О.В., к.ф.-м.н.,  Дорошенко Г.М., Орлова Д.С.

Авторами проведено дослідження щодо виявлення розмірних ефектів у тонких плівках PbTe, PbSe, Bi2Te3 та Bi1 xSbx, які є перспективними термоелектричними (ТЕ) матеріалами та відносяться до класу топологічних ізоляторів, шляхом вивчення залежностей кінетичних властивостей від різних факторів, що відкриває широкі можливості для практичного використання цих об’єктів у термоелектриці і інших сферах електроніки.

Виявлено осциляції транспортних властивостей плівок в залежності від їх товщини, наявність яких пов’язується з квантуванням енергетичного спектра носіїв заряду та визначає можливість керування ТЕ параметрами шляхом варіювання товщини тонких плівок.

Експериментальні результати теоретично інтерпретовано в рамках моделі нескінченно глибокої прямокутної потенціальної ями та теорії Фукса-Зондгеймера, що має фундаментальне значення для розвитку уявлень про класичні і квантові розмірні ефекти в напівпровідникових 2D-структурах та моделювання властивостей тонких плівок, що, в свою чергу, суттєво полегшує задачу з пошуку нових матеріалів для ТЕ перетворення енергії.

Показано, що використання дешевого і простого метода – термічного випаровування у вакуумі полікристалів із одного джерела дозволяє вирощувати тонкі плівки V2VI3, IV VI та Bi1-xSbx високої структурної якості з ТЕ параметрами, які порівняльні із параметрами плівок, вирощених більш дорогими і складними методами.

 

Кількість публікацій: 98, в т.ч. за тематикою роботи 35 статей (9 – у зарубіжних виданнях), 53 тези доповідей. Загальна кількість посилань на публікації авторів складає 119 (згідно з базою даних SCOPUS), h-індекс = 7 та 186 (згідно з базою даних Google Scholar), h-індекс = 9.

Надіслати коментар

Коментарі

Анатичук Лук'ян Іванович

Основні задачі світових технологій спрямовані на мініатюризацію приладів і пристроїв, у тому числі й термоелектричних. Тому дослідження кінетичних властивостей термоелектричних матеріалів, що знаходяться в плівковому стані, є перспективними та необхідними на сучасному етапі розвитку науки і техніки. Тематика наукової роботи, що подана на здобуття премії Президента України для молодих вчених, знаходиться на передовій позиції зарубіжного та вітчизняного матеріалознавства.

Як з практичної, так і з фундаментальної точок зору, одним з найбільш вагомих висновків представленої наукової роботи є спостереження незгасних осциляцій в тонких плівках p- і n-Bi2Te3, які пов’язуються із впливом топологічного шару, та теоретичний розрахунок їх періоду.

Вважаю, що за актуальністю, науковим рівнем та практичним значенням представлена робота вносить вагомий внесок в розвиток термоелектрики низькорозмірних структур, а її автори заслуговують на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Академік НАН України, президент Міжнародної термоелектричної академії,
Директор Інституту термоелектрики НАН та МОН України,
завідувач кафедрою термоелектрики та медичної фізики Чернівецького національного університету,
доктор фізико-математичних наук, професор Анатичук Л.І.

Лашкарьов Георгій Вадимович

Розробка тонкоплівкових квантоворозмірних термоелектричних матеріалів та дослідження їх властивостей в залежності від товщини – перспективний напрямок у термоелектриці, що швидко розвивається у зв’язку з мініатюризацією електроніки.
Робота присвячена вивченню транспортних властивостей тонких плівок кращих термоелектричних матеріалів в залежності від товщини та складу плівок, а також теоретичній інтерпретації отриманих експериментальних результатів в межах сучасних фізичних уявлень в області нанорозмірних матеріалів та термоелектрики.
Авторами проведено великий об’єм робіт. Наукова новизна одержаних результатів та їх інтерпретація не викликають сумнівів. Вважаю, що робота заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених у 2017 році.

Лашкарьов Г. В., доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач відділу фізики і технології фотоелектронних та магнітоактивних матеріалів Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, Лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки

Малюкін Юрій Вікторович

На сьогоднішній день термоелектричні матеріали є незамінними в різноманітних сферах промисловості, починаючи з побутової техніки (портативні холодильники, кулери для напоїв та ін.) та закінчуючи космічними супутниками. Дослідження таких матеріалів як у 3D, так і у 2D-стані, сприяє розширенню сфер їх використання. Отже, представлена робота, яка присвячена вивченню термоелектричних матеріалів у тонкоплівковому стані та особливостей розмірних ефектів в них, відноситься до одного з пріоритетних напрямів розвитку сучасної науки і техніки.
Хочеться відзначити, що авторами роботи отримано цікаві результати – осциляції властивостей термоелектричних матеріалів та інверсію типу провідності в залежностей від товщини плівки. Високий рівень роботи та новизна одержаних результатів, опублікованих у провідних вітчизняних і зарубіжних виданнях та оприлюднених на ряді авторитетних міжнародних і українських наукових конференцій, не викликають сумніву.
Вважаю, що автори представленої роботи заслуговують на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Малюкін Ю.В., член-кореспондент НАН України, доктор фіз.-мат. наук, професор,
заступник директора ІСМА НАН України

Опанасюк Анатолій Сергійович

Однією з найважливіших задач термоелектричного матеріалознавства є підвищення термоелектричної добротності Z матеріалів. Відомо, що при зменшенні розміру системи можна збільшити Z, тому використання низькорозмірних структур є перспективним. Досліджувані у роботі матеріали відносяться до нових квантових об’єктів фізики твердого тіла – топологічних ізоляторів (ТІ), важливою особливістю яких є наявність на поверхні діелектрика станів із металевою провідністю і дираківським законом дисперсії поверхневих станів. Завдяки унікальним властивостям ТІ, а саме захищеності поверхневих станів симетрією оберненого часу від розсіювання на дефектах, дослідження знаходиться на передньому фронті сучасної фізики твердого тіла.
Авторами була розроблена технологія вирощування тонких плівок двокомпонентних сполук, проведено вивчення їх структури. Вперше спостерігалися квантові осциляції кінетичних коефіцієнтів і виявлено їх незвичайні особливості – значна амплітуда і незгасний характер. У плівках n-Bi2Te3 осциляції спостерігалися в більшому інтервалі товщин, ніж у плівках p-Bi2Te3, і період осциляцій зростав в області малих товщин, що було пов`язано зі зміною умов на границях квантової ями внаслідок наявності у 3D-ТІ поверхневого топологічного шару.
За рівнем проведених авторами експериментальних досліджень, аналізом і теоретичною обробкою отриманих даних вважаю, що робота заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених у 2017 році.

Доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри електроніки та комп’ютерної техніки Сумського державного університету Опанасюк А. С.

Притула Ігор Михайлович, д.ф.-м.н.

Тематика представленої роботи присвячена актуальним проблемам термоелектричного матеріалознавства, а саме синтезу та дослідженню в тонкоплівковому стані матеріалів, які відносяться до класу топологічних ізоляторів.
Топологічні ізолятори є особливим класом діелектриків, що мають енергетичну щілину в об’ємі та безщілинний стан на поверхні. Поверхневий провідний стан в діелектрику представляє собою нове явище, яке пов’язане з особливостями діраківських ферміонів. Подана наукова робота поширює знання про властивості топологічних ізоляторів при переході від масивного до тонкоплівкового стану, коли починають вносити свій вклад класичний та квантовий розмірні ефекти.
На основі проведеного комплексу досліджень термоелектричних, електрофізичних та структурних властивостей зразків сформульовано методики для отримання плівок PbTe, PbSe, Bi2Te3 та Bi1-xSbx, які слід враховувати при розробці технологічних режимів для одержання таких матеріалів з контрольованими властивостями.

Робота виконана на високому науковому рівні, а отримані результати мають важливе фундаментальне і прикладне значення в галузі фізики твердого тіла та термоелектрики, про що свідчить велика кількість публікацій у провідних наукових виданнях.

Вважаю за необхіднє підтримати дану роботу, а її автори гідні присудження премії Президента України для молодих вчених.

Директор Інституту монокристалів НАН України, доктор фіз.-мат. наук, Лауреат Державної премії в галузі науки і техніки Притула І.М.

Бойко Юрій Іванович, д. ф.-м. н., професор

Наукова робота «Розмірні ефекти в тонкоплівкових матеріалах для термоелектричного перетворення енергії» присвячена актуальній проблемі фізики твердого тіла – створення нових матеріалів із заданими властивостями. Результати досліджень, отримані в даній роботі, мають важливе наукове та прикладне значення, поширюють фізичні уявлення щодо можливостей керування термоелектричними властивостями матеріалів в тонкоплівковому стані за рахунок прояву класичного і квантового розмірних ефектів.
Застосування сучасних взаємодоповнюючих методів досліджень вказує на достовірність отриманих результатів та високий науковий і експериментальний рівень молодих науковців.
Вважаю, що колектив авторів у складі Меньшикової С.І., Будника О.В., Дорошенко Г.М., Орлової Д.С. безумовно заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Докт. фіз.-мат.наук, професор кафедри фізики кристалів Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна МОН України

Зайцев Роман

Мав можливість познайомитися з роботою авторів, яка присвячена проведенню фундаментальних досліджень щодо виявлення класичного та квантового розмірних ефектів у тонких плівках перспективних термоелектричних матеріалів PbTe, PbSe, Bi2Te3 з n- і p-типом провідності. Напрям досить актуальний на фоні зростання попиту на термогенераторні та охолоджуючі пристрої у різноманітних напрямах промисловості. Поряд із цим, автори отримали суттеві практичні результати, які відображено у рефераті роботи, і зробили суттєвий крок у цьому напрямку досліджень. Достовірність результатів підтверджується великим обсягом експериментальних досліджень та публікацій за темою роботи (лише тільки у базі даних Скопус оубліковано 38 робіт).

На підставі вищевикладеного вважаю, що робота має високу практичну цінність та заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

В.о. завідувача кафедрою фізичного матеріалознавства
для електроніки та геліоенергетики НТУ "ХПІ",
к.т.н., доцент Зайцев Р.В.

Томашевський Роман

Вивчення термоелектричних параметрів в залежності від товщини шару тонкоплівкових напівпровідникових сполук є, безумовно, актуальною задачею сучасного етапу розвитку нанотехнологій та нанофізики.
Авторами отримано важливий практичний результат – наявність осцилюючого характеру залежностей кінетичних властивостей від товщини шарів напівпровідників IV-VI, V2-VI3 і Bi1-xSbx внаслідок ефектів розмірного квантування. Цей результат показує, що варіювання товщини шарів тонких плівок дозволяє керувати їх параметрами для отримання найкращих термоелектричних і структурних характеристик, необхідних для практичного використання у плівкових термогенераторах та охолоджувачах.
Одержані в роботі результати є достовірними, опубліковані в провідних міжнародних і вітчизняних журналах і роблять вагомий внесок у вирішення задачі з підвищення ефективності термоелектричних пристроїв.
Враховуючи актуальність, високу наукову та практичну цінність, вважаю, що робота заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених у 2017 році.

Голова ради молодих вчених НТУ «ХПІ»,
к.т.н., доцент Томашевський Р.С.

Залишити новий коментар

Вміст цього поля є приватним і не буде доступний широкому загалу.
CAPTCHA
Для запобігання від спаму, щоб залишити коментар введіть будь ласка символи,які зображені нижче. Дякуємо за розуміня.