Epitaxial MOCVD deposition of thermoelectric material films and determination of thermoelectric properties including thermal conductivity

热电材料薄膜的外延 MOCVD 沉积以及热电性能(包括热导率)的测定

基本信息

项目摘要

The goal of this project is the epitaxial MOCVD deposition of thin films of thermoelectric materials for technical application in the low (<350 °C) and medium (400 - 700 °C)) temperature range and the determination of their transport properties. Tailor-made metal organic group 15 and 16 precursors such as low-valent compounds E2R4 and E'2R'2 (E = Sb, Bi; E' = S, Se, Te) and single-source precursors R2EE'R', (R2E)2E', RE(E'R')2 und E(E'R')3 (E = Sb, Bi; E' = S, Se, Te), which cleanly decomposed at rather mild temperatures, will be investigated. Binary (Sb2Se3, Sb2Te3, Bi2Se3, Bi2Te3) and ternary material films (SbxBi1-x)2Te3, Sb2(SexTe3-x), Bi2(SexTe3-x) as well as complex multilayer structures will be epitaxially deposited in systematical MOCVD studies and a fundamental understanding of the influence of different chemical compositions on the thermoelectric properties, e.g. electrical and thermal conductivity and Seebeck coefficient will be developed. The characterization of the material films is essential in order to understand the specific influence of the precursor, deposition temperature, and substrate material on the thermoelectric properties of the resulting material films. The films will therefore be pre-characterized in the Schulz group (crystallinity, surface morphology, chemical composition). Promising films are then investigated in detail in the DFG- research infrastructure center ICAN (Interdisciplinary Center for Analytics on the Nanoscale, University of Duisburg-Essen; SAM, XPS, TOF-SIMS) and by our collaborators Dr. Gabi Schierning (Seebeck coefficient, power factor) and Prof. Axel Lorke (electrical conductivity). The determination of the thermal conductivity of the binary and ternary material films, which is crucial for the current project, will be done by Prof. C. Jooss using the 3-omega method. Careful investigation of the temperature-dependence of the thermal conductivity, which will be done in the temperature range from 30 K to 900 K, gives valuable information on the influence of phonon scattering at point disorder, grain boundaries (low temperatures) as well as phonon-phonon scattering (high temperatures). In addition, the defect and microstructure of selected samples will be investigated using high-resolution and analytical TEM. Non-stoichiometries at grain boundaries as well as point defects and defect clusters as function of synthesis parameters and doping levels are of particular interest and will be investigated using electron energy loss spectroscopy (EELS) and Annular Dark Field (ADF) techniques. In-situ TEM experiments will give information on behavior under thermal stress. The potential of superlattices on the further optimization of the thermoelectric properties of selected material systems will be studied. The in plane and cross plane coefficients of the thermal conductivity will be separated out for selected samples.
该项目的目标是在低温(<350 °C)和中温(400 - 700 °C)范围内外延MOCVD沉积热电材料薄膜,并确定其传输特性。本论文研究了15族和16族金属有机化合物的低价化合物E_2R_4和E ′_2R ′_2(E = Sb,Bi; E ′ = S,Se,Te)以及在相当温和的温度下完全分解的单源化合物R_2EE ′_R ′_2,(R_2E)_2E ′_2,RE(E ′_R ′)_2和E(E ′_R ′)_3(E = Sb,Bi; E ′ = S,Se,Te)。二进制(Sb 2Se 3、Sb 2 Te 3、Bi 2Se 3、Bi 2 Te 3)及三元材料薄膜(SbxBi1-x)2Te3,Sb2(SexTe 3-x)、Bi 2(SexTe 3-x)以及复杂的多层结构将在系统的MOCVD研究中外延沉积,并且将发展不同化学成分对热电性能(例如电导率和热导率以及塞贝克系数)的影响的基本理解。材料薄膜的表征是必不可少的,以了解的前体,沉积温度,和基板材料的热电性能的具体影响所产生的材料薄膜。因此,薄膜将在Schulz小组中进行预表征(结晶度、表面形态、化学成分)。然后在DFG-研究基础设施中心ICAN(杜伊斯堡-埃森大学纳米尺度分析跨学科中心; SAM,XPS,TOF-SIMS)以及我们的合作者Gabi Schierning博士(Seebeck系数,功率因数)和阿克塞尔Lorke教授(电导率)详细研究了有前景的薄膜。二元和三元材料薄膜的热导率的测定是本项目的关键,将由C。Jooss使用3-omega方法。仔细调查的温度依赖性的热导率,这将是在30 K至900 K的温度范围内进行的,给出了有价值的信息声子散射的影响点无序,晶界(低温)以及声子-声子散射(高温)。此外,将使用高分辨率和分析型TEM研究所选样品的缺陷和微观结构。非化学计量在晶界以及点缺陷和缺陷簇的合成参数和掺杂水平的函数是特别感兴趣的,将使用电子能量损失谱(EELS)和环形暗场(ADF)技术进行研究。原位TEM实验将提供有关热应力下行为的信息。超晶格对所选材料系统的热电性能的进一步优化的潜力将被研究。对于选定的样品,将分离出热导率的平面内和交叉平面系数。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Christian Jooss其他文献

Professor Dr. Christian Jooss的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Christian Jooss', 18)}}的其他基金

In-situ environmental TEM studies of electro- and photo-electrochemical systems for water splitting
用于水分解的电化学和光电化学系统的原位环境 TEM 研究
  • 批准号:
    279184850
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
In situ TEM-Untersuchungen von elektrochemischen Prozessen beim remanenten Widerstandsschalten in Perowskit-Metall-Heterostrukturen
钙钛矿-金属异质结构残余电阻切换过程中电化学过程的原位 TEM 研究
  • 批准号:
    198497167
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Kollektives Verhalten in Gittern magnetostatisch wechselwirkender magnetischer Nanoelemente
静磁相互作用磁性纳米元件晶格的集体行为
  • 批准号:
    39072689
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Advanced electron microscopy study of structural and electronic properties of charged ordered manganites
带电有序锰酸盐结构和电子特性的先进电子显微镜研究
  • 批准号:
    24286882
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Fellowships
Feldinduzierte remanente Widerstandsänderungen in Ca-dotierten Praseodymmanganaten
Ca 掺杂镨锰酸盐中场引起的剩磁电阻变化
  • 批准号:
    21541604
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Orts- und zeitaufgelöste Untersuchung dynamischer Eigenschaften von magnetischen Fluss- und Stromverteilungen in Supraleitern
超导体磁通量和电流分布动态特性的空间和时间分辨研究
  • 批准号:
    5294362
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Epitaxy, electrical transport and phase transitions in charge ordered Ruddlesden-Popper perovskite oxide layers
电荷有序 Ruddlesden-Popper 钙钛矿氧化物层的外延、电传输和相变
  • 批准号:
    452483478
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Correlating structure and energy landscape of perovskite oxide grain boundaries
钙钛矿氧化物晶界的结构与能量景观的关联
  • 批准号:
    452995013
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units

相似国自然基金

面向高性能集成电路的晶圆级单晶二维半导体的MOCVD精准生长及智能优化
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
MOCVD法制备用于微光夜视技术的GaSb红外光阴极及其激活技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
宽带宽InAs量子点MOCVD生长调控机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
高品质硅基立式InAs/GaSb异质结纳米线阵列MOCVD自催化生长研究
  • 批准号:
    61904074
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高效率MOCVD制备高温超导膜研究
  • 批准号:
    51872040
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
InAsP/InAsSb超晶格红外探测材料的MOCVD生长与特性研究
  • 批准号:
    61804161
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
氮化镓基分布反馈激光器光栅MOCVD二次外延研究
  • 批准号:
    61804140
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
MOCVD生长晶圆尺寸二维材料范德华异质结及其光电性能研究
  • 批准号:
    51772145
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高迁移率MOCVD微晶氧化铟薄膜晶体管及可靠性研究
  • 批准号:
    61774172
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于MOCVD技术的自组装绿光InGaN量子点发光机理研究
  • 批准号:
    61604026
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

MRI: Development of A New High Temperature Source Metalorganic Chemical Vapor Deposition System (HTS-MOCVD) for Next Generation IIIA/B-Nitrides
MRI:开发用于下一代 IIIA/B 氮化物的新型高温源金属有机化学气相沉积系统 (HTS-MOCVD)
  • 批准号:
    2216107
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Oxide and chalcogenide MOCVD (metal-organic chemical vapour deposition)
氧化物和硫族化物 MOCVD(金属有机化学气相沉积)
  • 批准号:
    EP/T019085/1
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
STTR Phase I: Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) Growth of GaAs Wafers for Heterojunction Bipolar Transistors with Reduced Burn-In
STTR 第一阶段:用于异质结双极晶体管的 GaAs 晶圆的金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 生长,减少老化
  • 批准号:
    0512723
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
SBIR Phase I: In Line Thin Film Battery (Cathode) Plasma Enhanced-Metal Organic Chemical Vapor Deposition (PE-MOCVD) Production Tool
SBIR 第一阶段:在线薄膜电池(阴极)等离子体增强金属有机化学气相沉积 (PE-MOCVD) 生产工具
  • 批准号:
    0319623
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Chemical interaction in gaseous phase of MOCVD raw materials and self-assembled ferroelectric thin films
MOCVD原料与自组装铁电薄膜的气相化学相互作用
  • 批准号:
    15360339
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
SBIR Phase I: In-Situ Spectral Ellipsometry Feedback Control Instrument for Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) of Complex Oxides
SBIR 第一阶段:用于复合氧化物金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 的原位光谱椭偏反馈控制仪器
  • 批准号:
    0060589
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of Low-Temperature MOCVD Technology for Ferroelectric Thin Films
铁电薄膜低温MOCVD技术的发展
  • 批准号:
    11555085
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
SBIR PHASE I: Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)-Grown InT1P Long Wavelength Infrared Detectors
SBIR 第一阶段:金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 生长的 InT1P 长波长红外探测器
  • 批准号:
    9561660
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Formation of High Corrosion Resistant Artificial Passivation Films by LP-MOCVD
LP-MOCVD 形成高耐蚀人工钝化膜
  • 批准号:
    03650565
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Unsymmetrical Tellurides as Novel Metallic-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) Reagents for Tellurium Alloys
不对称碲化物作为碲合金的新型金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 试剂
  • 批准号:
    8860518
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了