Ανάπτυξη πυριτιδίων του χρωμίου με χημική εναπόθεση ατμών στερεάς κλίνης και χαρακτηρισμός τους με περίθλαση ακτίνων Χ.:
Creators: name: Ταράνη, Ευαγγελία Γρηγορίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Πυριτίδια
Ανάπτυξη
Περίθλαση
Silicides
Pack Cementation
XRD

description: Η θερμοηλεκτρική τεχνολογία, μια τεχνολογία φιλική στο περιβάλλον, προσελκύει όλο και περισσότερο το ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια, λόγω των πλεονεκτημάτων της και των πολλαπλών εφαρμογών της. Το δι-πυριτίδιο του χρώμιο, CrSi2, είναι ένα ημιαγωγικό p-τύπου θερμοηλεκτρικό υλικό, με ενεργειακό χάσμα 0.30eV με σχετικά υψηλή τιμή συντελεστή Seebeck περίπου 90 μV/Κ και καλή θερμική σταθερότητα. Η χημική εναπόθεσης ατμών στερεάς κλίνης (pack cementation) είναι μια απλή και χαμηλού κόστους τεχνική η οποία είναι πολλά υποσχόμενη για τη δημιουργία των εν λόγω υλικών. Σε αυτή την εργασία η θερμοηλεκτρική φάση CrSi2 σχηματίστηκε σε δύο στάδια. Το πρώτο στάδιο ήταν αυτό της χρωμίωσης και το δεύτερο στάδιο αυτό της πυριτίωσης. Μελετήθηκαν διαφορετικές συνθήκες εναπόθεσης ώστε να διερευνηθεί η επίδραση της θερμοκρασίας, του χρόνου εναπόθεσης και της συγκέντρωσης του δότη όσον αφορά τη δομή των τελικών προϊόντων. Η ταυτοποίηση των φάσεων έγινε χρησιμοποιώντας ανάλυση ακτίνων-Χ (XRD). Η μορφολογία και η χημική σύνθεση των δειγμάτων προσδιορίσθηκαν με Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM). Η εξέταση της θερμικής σταθερότητας των υλικών πραγματοποιήθηκε μέσω μη ισόθερμων και ισόθερμων μετρήσεων (TG). Πρώιμες μετρήσεις των θερμοηλεκτρικών ιδιοτήτων διεξήχθησαν σε χάπια συμπιεσμένα εν θερμώ. Σκόνες χρωμίου και πυριτίου εναποτέθηκαν εφαρμόζοντας την μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμών στερεάς κλίνης. Τέλος, επικαλύψεις Fe και Mn σε υπόστρωμα πυριτίου μελετήθηκαν σε πρώιμο στάδιο. Η διαδικασία εναπόθεσης για τις δύο περιπτώσεις ήταν χημική εναπόθεση ατμών στερεάς κλίνης. Η εξέταση της δομής των εναποτιθέμενων κόνεων διεξήχθη ακολουθώντας τις ίδιες διαδικασίες όπως στην περίπτωση των συμπαγών υλικών όγκου.
description: Thermoelectric materials are referred to produce electric power directly from waste heat (Seebeck phenomenon) or refrigerate using electrical power (Peltier phenomenon). Chromium di-silicide (CrSi2) is a potential p-type narrow gap thermoelectric material, with energy gap of 0.30eV with moderately high Seebeck value of around 90 μV/K and good thermal stability. Chemical vapor deposition (CVD) by pack cementation is a simple and low cost technique which is promising for the creation of such materials. In this work CrSi2 compound was formed from Si wafers by a two step pack cementation chemical diffusion method which consisted of chromizing (first step) and a siliconizing step (second step). Several deposition conditions were applied which aimed to the investigation of the effect of temperature, the holding time and the donor concentration, on the structure of the final products. The structure and the phase identification were performed using X-ray analysis. The morphology and the chemical composition of the films were determined by Scanning Electron Microscopy (SEM). The thermal stability examination of the materials was performed through non-isothermal and isothermal TG measurements. Preliminary measurements on the thermoelectric properties were performed in cold pressed pellets, since the as grown material is very brittle. Powders of chromium and silicon were deposited by pack cementation method. Also, Fe and Mn coated silicon were studied at an early stage. The deposition process for both cases was chemical deposition by pack cementation. The structure examination of the as deposited powders was performed following the same procedures as in the case of bulk sample.