Bi2Te3 tabanlı termoelektrik yarıiletkenlerin fiziksel parametrelerinin araştırılması
Investigation of the physical parameters of Bi2Te3-based thermoelectric semiconductors
Yazar: AYFER AYDOĞAN
Danışman: PROF. DR. RAŞİT AHISKA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Bi2Te3 tabanlı yarıiletkenlerin performans parametrelerinin analizi ve hesaplanması ele alınmıştır. Termoelektrik malzemeler ısı enerjisini doğrudan elektrik enerjine dönüştürerek enerji verimliliğini arttırma potansiyeline sahiptir. Yarıiletken fiziğinin temel araştırmalarından biri olan yarıiletkenlerin termoelektrik özelliklerinin hesaplanması, buna bağlı araştırmaların gelişmesi açısından da önem taşımaktadır. Termoelektrik yarıiletkenlerin kullanım alanlarının oldukça fazla olduğu bilinmekte ve kısa sürede daha yaygın alanlarda kullanılabileceği düşünülmektedir. Termoelektrik yarıiletkenlerden yapılan sistemler beyaz eşya teknolojisinden uzay teknolojisine kadar geniş bir alanda kullanılmaktadır. Bu sistemlerin araştırılması her geçen gün kapsamlı ve derin bir şekilde devam etmektedir. Burada elde edilen temel bilgiler günümüzde kullanılan diğer teknolojilere göre daha hızlı bir sürede sanayiye aktarılmakta ve para kazandırmaktadır. Bu nedenle araştırmalar yoğun bir şekilde yarıiletkenlerin termoelektrik özellikleri ve termoelektrik teknolojisi üzerinde yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında Bi2Te3 tabanlı yarıiletkenlerin farklı sıcaklık aralığındaki termoelektrik parametreleri teorik ve deneysel olarak araştırılmıştır. Bölge eritme ve presleme yöntemleri kullanılarak elde edilmiş n ve p tipi orta sıcaklıklardaki iki çeşit yarıiletkenin elektrik ve ısı iletkenliği, termoemk, Z parametresinin değerleri teorik olarak daha önceden geliştirilmiş olan Termoelektrik Performans Analiz Sistemi (TEPAS) ile araştırılmış ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve birbirine yakın olduğu gösterilmiştir. TEPAS ile yapılan ölçümlerin yarıiletkenlerin termoelektrik parametrelerinin hesaplanmasında pratik, güvenilir, hassas ve hızlı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the analysis and calculation of the performance parameters of Bi2Te3 based semiconductors are discussed. Thermoelectric materials have the potential to increase energy efficiency by directly converting heat energy into electrical energy. The calculation of thermoelectric properties of semiconductors, which is one of the basic researches of semiconductor physics, is also important for the development of related researches. It is known that thermoelectric semiconductors have many applications and it is thought that they can be used in more widespread areas in a short time. Systems made of thermoelectric semiconductors are used in a wide range of fields from white goods technology to space technology. The research of these systems continues day by day in a comprehensive and deep way. The basic information obtained here is transferred to industry faster than other technologies used today and saves money. For this reason, research is intensively carried out on the thermoelectric properties of semiconductors and thermoelectric technology. In this thesis, the thermoelectric parameters of Bi2Te based semiconductors in different temperature ranges were investigated theoretically and experimentally. The values of electrical and thermal conductivity, thermoelectricity, Z parameter of two kinds of semiconductors of n and p type at medium temperatures obtained by using zone melting and pressing methods have been theoretically investigated with the previously developed Thermoelectric Performance Analysis System (TEPAS) and compared with the experimental results and shown to be close to each other. It is concluded that the measurements made with TEPAS are practical, reliable, precise and fast in calculating the thermoelectric parameters of semiconductors.