Введение к работе
Актуальность проведения таких исследований состоит в том, что массовое производство поликристаплических слитков большого диаметра на основе тройных твердых растворов ВігТез-xSex и Bi2.xSbxTe3 для термоэлектрических преобразователей, рабочие параметры которых сильно зависят от совершенства и однородности внутренней структуры и поверхности используемых кристаллов обуславливает необходимость выявления механизмов формирования' структуры и термоэлектрических свойств в таких кристаллах, выявления условий воспроизводимого легирования материала, установления причины плохой адгезии антидиффузионных слоев. Особую актуальность имеют вопросы, связанные с прочностными свойствами ТЭМ, способных выдерживать различного рода нагрузки как в процессе их эксплуатации, так и в процессе их. постростовой обработки.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Установлено, что главными условиями подавления дендритного роста в слитках крупного диаметра являются увеличение осевого градиента температуры и уменьшение скорости роста слитка.
-
Выяснен механизм нарушения адгезии антидиффузионных слоев, причиной которого является нарушение структуры и. ' фазового' состава приповерхностного слоя ТЭМ, вносимое в процессе разрезания слитка на пластины.
-
Выявлены механизмы разрушения поликристаллических слитков в процессе термической и механической постростовых обработок слитка, обусловленного анизотропией коэффициента термического расширения и химической неоднородностью материала.
4. ' Обоснована применимость метода акустической
микроскопии, механизм формирования изображения
которой основан на регистрации скоростей звука,
отраженного от различных кристаллографических
плоскостей анизотропного материала, для изучения
текстуры, трещинообразования и пористости
крупнокристаллических слитков ТЭМ большого диаметра. Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:
-
Определены режимы шращивания поликристаллов большого диаметра тройных твердых растворов ВізТез-xSex и Віз-хБЬхТез методом вертикальной зонной плавки с заданным типом текстуры и однородностью слитков.
-
Показано, что при получении материала п-типа использование в качестве лигатуры соединения ВіцБепСЬ позволяет осуществлять воспроизводимое легирование.
-
Разработан состав травителя ( 4 об. % раствор Вг в НВг) и методика выявления формы фронта кристаллизации для слитков n-типа ТЭМ.
-
Разработана методика производительной резки и обработки поверхности пластин, позволяющая получать хорошую адгезию антидиффузионного материала.
-
Разработан метод акустической микроскопии для диагностики структуры (текстуры, пор, трещин) поверхности и объема поликристаллических пластин.
На защиту выносится:
-
Анализ зависимости химической неоднородности слитков и термоэлектрических свойств от формы фронта кристаллизации.
-
Влияние условий роста слитков ТЭМ большого диаметра на текстуру, химическую однородность, механическую прочность и уровень термоэлектрических свойств слитка.
-
Влияние текстуры поликристаллнческого слитка и химического состава кристаллитов на характер растрескивания пластин ТЭМ.
-
Влияние способов обработки поверхности пластин на фазовый состав и структуру поверхностных слоев ТЭМ на основе тройных твердых растворов Bi2Te3-xSe и Bi2-xSbxTej.
-
Применимость метода акустической микроскопии для диагностики структуры (текстуры, пор, трещин) крупнокристаллических слитков ТЭМ большого диаметра.
Апробация работы
Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались на кафедре материаловедения полупроводников МГИСиС (ТУ) в 1995 и 1997 годах, на научном семинаре, посвященном памяти М. П. Шаскольской, МГИСиС (ТУ), в 1998 году, на XIV International Conference on Thermoelectrics, Санкт-Петербург, 1995 год, на V Межгосударственном семинаре по термоэлектрикам и их применению, Санкт-Петербург, 1996 год, на
XVI International Conference on Thermoelectrics, 1997 год, на VII Межгосударственном семинаре по ТЭМ, Санкт-Петербург, 1998 год.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 126 наименований, содержит 55 рисунков и 15 таблиц. Общий объем работы составляет 1W- страниц.
