硅微纳结构热电器件研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dacong966963
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热电器件可以利用固体内部载流子的运动,实现热能和电能的直接相互转换。有研究报道表明Si纳米线具有很好的热电特性。Si作为半导体工业最重要的材料,不仅储量丰富而且工艺成熟。如果能提高它的热电性能,将它制备成热电器件,用于计算机芯片或微电子器件的冷却,芯片散热问题将有望得到解决。本论文详细研究了金属辅助化学腐蚀制备Si纳米线的方法,Si微纳结构热电器件的制备工艺,分析了器件的热电性能。  首先,利用金属辅助化学腐蚀法制备了高质量的Si纳米线。金属辅助化学腐蚀法具有方法简单、成本较低的优点,但用此方法腐蚀重掺杂Si片时,由于重掺杂Si片电阻率较小,电化学腐蚀过程中电流较大,反应剧烈,对腐蚀条件较敏感,不易形成高质量的Si纳米线。本论文从反应化学势的角度解释了反应机理,利用电子输运模型分析了H2O2浓度、HF浓度、温度和时间对腐蚀的影响,得到了金属辅助化学腐蚀法制备高质量重掺杂Si纳米线的工艺窗口。纳米线制备完成后,测试它的I-V特性发现纳米线与金属电极形成了肖特基接触,利用金属-半导体-金属模型和热离子场发射理论解释了反向偏置的肖特基势垒中电子的输运行为。  第二,开发了Si微纳结构热电器件的制备工艺。利用扩散工艺在n型Si片表面制备了掺硼Si层,将其作为器件功能层。利用Si的各向异性刻蚀定义了器件的岛状结构和中央的微纳结构,利用Si的各向同性刻蚀缩小了微纳结构的尺寸。四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液腐蚀n型Si衬底使器件岛状结构悬空。优化了器件悬空后的匀胶条件,通过降低匀胶转速和加速度,可以使高低不平的样品表面匀胶趋于均匀。该制备方法简单易行,可控性好,成本较低,在提高微纳结构平面热电器件的制备效率等方面具有较大的优势。  第三,测试并分析了基于扩散工艺制备的器件的热电性能。利用有限元分析软件建立了器件、PCB板和铜块热沉之间的传热模型,计算了器件的温度分布情况,理论模型可以与实验数据较好地吻合。将理论计算值和实验测量值相结合,得出了器件的塞贝克系数、电导率、功率因子和热电优值等。
其他文献
小鼠出生后血睾屏障的组装对减数分裂的正常进行至关重要。然而,生殖细胞在血睾屏障组装过程中所发挥的作用一直没有探明。在此,我们将KitW/KitWV小鼠作为研究模型。由于c-kit
In this paper we consider the viscous Cahn-Hilliard equation with spatial dimension n ≤ 5, and established global existence of weak solutions for small initial
随着航天技术的迅速发展,对空间用太阳电池提出了更高的要求,促进了以GaAs、InP材料为基础的多结级联电池的研究与开发。其中以对GaInP_2/GaAs/Ge级联太阳电池的研究最为引人瞩目。这种电池理论转换效率超过34%,实验室的转换效率已接近30%,是极具潜力的新一代空间用光电池,而国内在此领域才刚刚起步,尚未见系统的研究报道。 本文工作的重点是用自制的低压MOCVD装置生长GaIn...
植物雄性不育是自然界普遍存在的生物学现象,在作物生产中已被广泛应用。玉米是全球重要的粮食和经济作物,近年来对玉米雄性不育的研究取得了一定的进展,但对玉米雄穗不同发育时
森林和农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在减缓或者增加大气温室气体浓度中具有重要的作用。林业生产中的造林、营林、灾害控制和木材调减等管理活动,农业生产中的
计算机电话集成(Computer Telephony Integration)技术是随着计算机和通信技术相互渗透、相互融合的趋势而逐步发展和成熟起来的.现在CTI技术已经广泛地应用于邮政、电信、银
集成电路技术的发展方向仍旧是不断提高集成度和降低制造成本。三维鳍式场效应晶体管(FinFET)器件和平面超薄沟道与埋氧层(Ultra-Thin-Body-and-BOX,UTBB)SOI-MOSFET是全耗尽
该论文讨论了二面角边的散射作用,得出了边绕射带来的面反射如要计入,则应寻迹计算多次的面间反射;并结合该文主要关注文献较少研究的更高频率、更大尺寸情况,任意入射、散射
该论文在前人研究的基础上,探讨了热释电红外线探测器的制备工艺和几个相关问题,为热释电红外线探测器的深入研究做出探索性的工作.主要内容为:(1)、首先描述了热释电红外线探测
电磁兼容性的理论预测与数值分析,是为电磁兼容工程技术提供理论数据的.一个重要方法.因此,采用理论分析和数值计算的方法对电磁兼容性问题进行建模和数值仿真是很有价值的.