Scopul lucrării prezentate a fost obținerea de nanofire de tip-p cu eficiență
termoelectrică ridicată pentru convertoare miniaturale de energie termoelectrică în
intervalul de temperaturi 70 - 100 K. Firele monocristaline Bi-0,02 at% Sn în înveliș de
sticlă au fost obținute prin turnarea din fază lichidă după metoda Ulitovsky cu
diametre de la 80 nm la 1 μm. S-a constatat că în firele subțiri de Bi-0,02 at% Sn, ca
urmare a cuantizării dimensiunii, are loc o tranziție semimetal-semiconductor cu o
dependență semnificativă a decalajului de energie de la diametrul firelor d, și, astfel
puterea termoelectrică depinde semnificativ de locația nivelului Fermi, arătînd o
dependență nemonotonă de diametrul firelor d. Valoarea maximă pozitivă a puterii
termoelectrice și factorul de forță apar la T=80 – 100 K în fire subțiri. Având în vedere
că conductivitatea termică în fire, pelicule Bi și Bi1-xSbx va scădea ca urmare a
împrăștierii purtătorilor de la suprafață, este de așteptat că coeficientul de eficiență
termoelectrică în firele subțiri Bi-0.02 at% Sn să crească, ceea ce va face posibilă
utilizarea acestora în calitate de ramură-p a microcoolerelor în intervalul de
temperaturi < 100 K. Răcirea senzorilor cu infraroșu pană la temperaturi atât de
scăzute va duce la o creștere semnificativă a detectabilității acestora.
The aim of this work was to prepare p-type nanowires exhibiting high thermoelectric
efficiency for use in miniature thermoelectric power converters in a temperature
range of 70-100 K. Glass-insulated single-crystal Bi–0.02 at% Sn wires with diameters
of 80 nm to 1 μm were prepared by liquid-phase casting in accordance with the
Ulitovsky method. It was found that, as a result of size quantization, a semimetal–
semiconductor transition occurs in thin Bi–0.02 at% Sn wires with a significant
dependence of the energy gap on wire diameter d; therefore, the thermoelectric
power (value and sign) significantly depends on the localization of the Fermi level and
exhibits a nonmonotonic dependence on wire diameter d. The maximum positive
thermoelectric power value, and the force factor occur at T=80–100 K in thin wires.
Taking into account that the thermal conductivity in Bi and Bi1-xSbx wires and films
will decrease due to the surface scattering of carriers, they can be used as p-branches
in low-temperature energy converters, particularly as micro-coolers in a temperature
range of < 100 K. The cooling of infrared detectors to these low temperatures will
provide a significant increase in their detectability.