Способ получения термоэлектрических пленок

Способ получения термоэлектрических пленок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК на основе путем конденсации па ров исходного материала на нагретую полиимидную подложку и последующего: охлаждения, отличающийся ;тем, что с целью повышения парамет ра мощности пленок за счет снижения iтермических напряжений, охлаждение проводят со скоростью 2-10 град/ч. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ae 01) Зар С: 0 В 23/02; С 30 В 29/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАM ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКРЫТИЙ (21) 3459808/23-26 . (22) 24.06.82 (46) 15.11.83. Бюл. И 42 (72) И.И.Комиссарчик, И,Г.Комиссарчик и О.С.Иейкшанс (71) Ордена Ленина физико-,техничес-. кий институт им. А.Ф.Иоффе (53) 621.319.592(088.8) (56) 1. Кравчук В.В. Влияние темпера.туры испарения на свойства пленок . системы Вi-Sb-Te, полученных дискрет" ным испарением. Сб. "Термоэлектри- . ческие материалы и пленки", ЛИЯф., Л., 1976, с.78.

2. Дашевский 3 .И. и др. Получение и исследование низкотемпературных пленочных термоэлектрических материалов и-типа проводимости..Сб. "Термоэлектрические материалы и пленки".

ЛИЯФ., Л., l976, с.32 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРИОЗЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК на основе

В i< Te>- В i< Seg путем конденсации па- ров исходного материала на.нагретую полиимидную подложку и последующего. охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения парамет ра мощности пленок за счет снижения термических напряжений, охлаждение проводят со скоростью 2-10 град/ч..трических пленок твердых растворов В1 Те,, е 6 путем конденсации паров исходного материала на нагретую подложку и последующего охлаждения(2)., Процесс проводят при дискретном испарении в вакууме 5 "10 мм рт.ст. исходного материала, go составу не . отличающегося от требуемого состава пленок; последующей конденсации паров на нагретые до 520 К диэлектрические подложки; охлаждении свежеосажденных пленок со скоростью более 100 град/ч и отжиге пленок в атмосфере аргона (0,9 атм 1 при

620-670 К, Параметры пленок, полученных по способу-прототипу, составляют: Ж 215 мкВ/град; 6 800 ом см ° ю с 0 37 мВ /град ом.см. На пленках, полученных по этому способу, визуально наблюдалось растрескивание пленок.

Недостатком известного способа является присуТствие. в пленках термических напряжений, приводящих к снижению параметра мощности пленок. Кро25 ме того, наличие в пленках термических напряжений приводит к нарушению механической прочности пленок, а,сле" довательно, к дополнительному ухудшению электрических параметров пленок, в частности. электропроводности и, таким образом,.параметра мощности пленок.

Цель изобретения - повышение параметра мощности пленок за счет снижения термических напряжений. ю

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения термоэлектрических пленок путем конденсации паров исходного материала на нагретую полиимидную подложку и последующего охлаждения, охлаждение проводят со скоростью 2- 10 roar/÷

Сущность заявляемого способа получения пленок заключается в конденсации паров исходного материала на нагретые полиимидные подложки с последующим охлаждением полученных пленок с такой малой скоростью, чтобы завершить процесс ползучести при каждой конкретной температуре охлаж-. дения, Охлаждение пленок проводят со скоростью 2-10 град/ч. При охлаждении пленок со скоростью более

10 град/ч, ползучесть пленок не успевает пройти, что приводит к незначительному (менее 2 кГ/мм ) снижению термических напряжений при комнатной

1 1051 461

Изобретение относится к способам получения термоэлектрических пленок, в частности твердых растворов на основе халькогенидов висмута и сурьмы, используемых для создания преобра- . зователей энергии различного назначения °

Известен способ 11) получения термоэлектрических пленок твердых растворов системы Вi Te - В1,25е5. путем тер- 10 мического испарения в вакууме10 мм рт.ст.. исходного материала, по составу не отличающегося от требуемого состава пленок, нагретого до 1070 К, последующей конденсации паров на нагретые до 570 К диэлектрические подложки, в частности из полиимида, охлаждения свежеосажденных пленок со скоростью 200-: 300 град/ч и отжига пленок при- 620 К, Параметры пленок, полученных известным способом, составляют: коэффици-. ент термо-ЭДС (сС) 200 мкв/град., удельная электропроводность { 6)

850 ом " см, параметр мощности термоэлектрических пленок(с 6), определяющий эффективность термоэлектрического споссба преобразования энергии ; 34 мВ /град ом.см.

Однако в полученных пленках, как ус30 . тановлено экспериментально, возни кают

L значительные термические напряжения, вызванные различием коэффициентов линей- ного расширения подложки и пленки, Знак, термических напряжений, пропорциональных Ь йТ, определяется тем, какой из коэффициентов линейного расширения:..подложки или пленки больше, где Ь i. - разность коэффициентов линейного расширения подложки и пленки,:6 Т - разность .темпера- ® тур конденсации и эксплуатации пленок, Например, в пленках твердых растворов В1дТе .- Вi Seg на полиимидных подложках, используемых в основном при создании пленочных термоэлектрических преобразователей энергии, возникают сжимающие термические напряжения, приводящие, как установлено, к снижению параметра мощности пленок. Кроме того, присутствие термических напряжений приводит к нару- вению механической прочности пленок, а„следовательно, дополнительному ухудшению электрических параметров пленок, в частности электропровод- 55 ности, Наиболее близким к предлагаемому является способ получения термоэлек3 10544 температуре. В то же время при охлаждении со скоростью 2 град/ч процесс ползучести практически заканчивается снижение термических напряжений составляет с м 10 кГ/ми 1 и даеьнейеее уменьшение скорости охлаждения (менее 2 град/ч J, как .установлено экспериментально, не приводит к дополнительному снижению термических напряжений при комнатной температуре. 10

На чертеже приведены температурные зависимости термических напряжений в пленках твердого раствора

В1 Те , сконденсированных на полиимиднйх подложках: 1 - для скорости охлаждения 100 град/ч (прототип, 2 - для скорости охлаждения > 10 град/ч, 3 - для скорости охлаждения = 2 град/ч, 4 - для скорости охлаждения .а 2 град/ч, (поз.3 и 4 совпадают в пределах .ошибки из" мерения), В таблице приведены данные по удельной зле ктропроводности, коэффициенту термо-ЭДС И параметру мощности термоэлектрических пленок твердого раствора Bi T@

40, Пленки твердых растворов системы В1 Те - В1 Ы, в частности . Bi

12, 10, 2 и,1 град/ч.

61

Свойства термоэлектрических пленок твердого раствора

ВigТе

„Скорость охлаждения, град/ч

OfSHB /

/град. . омюсм, .pt,мкВ/град б ом " см

1 =!

225 880

49

232 905

232 915

232 915

10.2

1 е 1

В пленках, полученных по предлагаемому способу, растрескивание не наблюдается. .Электрические параметры термоэлектрических пленок твердого раствора Bi Te Se, полученных по способупрототипу, составляют: ос - 215 мкВ/

/град:, 6 - 800 ом 1 см,е(б3? мВ /град.ом.см.

Достигнутов снижение термических напряжений позволяет, таким образом, повысить на ь 303 параметр мощности термоэлектрических пленок по сравнению с прототипом. Это,в свою очередь, позволяет увеличить эффективность датчиков теплового потока, в которых предполагается использовать термоэлектрические пленки, в частности на основе твердых растворов системы Bi Te - BigSeg до 20-303.

Кроме того, сниженйе термических напряжений в пленках позволяет предотвратить растрескивание пленок,что приводит к дополнительному повышению параметра мощности пленок, а также их механической прочности.

1054461

fD

Составитель В.Лакеенков

Редактор H.Горват Техред И.Гергель Корректор,,N.ляско

« ««««»««««««««««««««««««««

Заказ 9045/35 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раувская наб., д, 4/5

«««««««««««««««««««»«««» «««««v«««««

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул; Проектная, 4