Вплив ефектів розмірності на термоелектричні властивості тонких плівок PbTe

Abstract

За кінетичним рівнянням Больцмана розв’язана крайова задача для розрахунку електропровідності та коефіцієнта Зеєбека для плівки з прямокутним перерізом. Розглянуто дзеркально-дифузний механізм відбиваня носіїв струму від поверхонь плівки. Розрахунки проведено для різних товщин напівпровідника n-PbTe. Для моделі квантової прямокутної ями з плоским дном та нескінченно високими стінками розраховано значення коефіцієнта Зеєбека для n-PbTe. Експериментально досліджено квантові і класичні розмірні ефекти. Показано перехід осцилюючих залежностей до монотонних для термоелектричних параметрів наноструктур на основі n-PbTe.

Получено решение краевой задачи кинетического уравнения Больцмана для расчета электропроводности и коэффициента Зеебека для пленки с прямоугольным сечением. Рассмотрен зеркально-диффузный механизм отражений носителей тока от поверхности пленки. Расчеты проведены для различных толщин полупроводника n-PbTe. Для модели квантовой прямоугольной ямы с плоским дном и бесконечно высокими стенками рассчитано значение коэффициента Зеебека для n-PbTe. Экспериментально исследованы квантовые и классические размерные эффекты. Показано переход осциллирующих зависимостей к монотонным для термоэлектрических параметров наноструктур на основе n-PbTe.

Based on kinetic Boltzmann equation the boundary problem of calculating the conductivity and Seebeck coefficient for a film with a rectangular cross section is solved. Mirror-diffuse mechanism of reflection of the charge carriers from the surfaces of the film is considered. Calculations were performed for different thicknesses semiconductor n-PbTe. Based on the model of quantum flat rectangular and with infinitely high walls pit, the value of Seebeck coefficient S was calculated for n-PbTe. The quantum and classical size effects were experimentally investigated. The transition from the oscillating to monotonic dependences of the thermoelectric parameters of nanostructures based on n-PbTe has been proved.