Теоретичний аналіз експериментальних термоелектричних характеристик ниткоподібних кристалів на основі кремнію

It is shown that when a conductive crystal with electric field strength  and a temperature gradient  is placed in a magnetic field with an induction vector , processes of charge and heat carriers transport occur, and they can be described by known generalized electrical conduction and heat conduction equations. The tensors and scalar coefficients that make up these equations are the kinetic properties of crystals. They describe the nature of actual properties of crystals and have a wide pragmatic application in modern solid-state electronics. The process of spatial quantization of the spectrum and its influence on the kinetic properties of crystals is also analyzed.У роботі показано, що коли в провідному кристалі створити електричне поле з напруженістю  та градієнт температури  і помістити цей кристал в магнітне поле з вектором індукції, то в ньому виникають процеси перенесення носіїв заряду і теплоти, які описуються відомими узагальненими рівняннями електропровідності і теплопровідності. Тензори і скалярні коефіцієнти, які входять в склад цих рівнянь, це кінетичні властивості кристалів. Вони описують природу актуальних властивостей кристалів і мають широке прагматичне застосування в сучасній твердотілій електроніці. Проаналізовано процес просторового квантування спектра та його вплив на кінетичні властивості кристалів

Seebeck’s effect in p-SiGe whisker samples

p-SiGe whisker samples with a diameter of ~40 μm, grown by chemical precipitation from the vapor phase, have been investigated. Temperature dependences of the thermal e.m.f. and conductivity within the temperature interval 20…400 K have been measured. It has been shown that the mobility of holes in p - SiGe whiskers upon the average is 1.5 times higher than that in bulk p - Si samples. p - SiGe whiskers possess smaller phonon scattering and larger phonon dragging in comparison with the bulk p - Si samples

Оптимальні умови осадження наноплівок золота на кремній методом гальванічного заміщення

The formation conditions of gold nanofilms on silicon (Si) substrate by galvanic replacement in a dimethyl sulfoxide (DMSO) solvent and their subsequent use for the fabrication of Si nanostructures by metal-assisted chemical etching (MACE) method were under study. It was found that the average size and number of Au nanoparticles increase with an increase in the reducible metal ion concentration from 2 to 8 mM HAuCl4 in DMSO, whereas the distribution of Au nanoparticles in height remains low for all concentrations of the reducible metal. In the temperature range 40 - 70°C, a different morphology of the deposited Au nanofilms observed. In particular, at 40 °C, the film is porous mainly homogeneous, whereas at a temperature of 50°C the film is rougher. The subsequent rise in temperature from 60°C to 70°C results in the formation of Au nanofilm with a discontinuous morphology. It was established that regardless of the morphology of deposited Au nanofilms, the Si nanostructures maintain a vertical orientation to the plane of the Si substrate during MACE-etching. The produced Si nanostructures were 1.5 - 2.5 μm in height and their average diameter ranged from 100 to 300 nm. Досліджено умови формування наноплівок золота на кремнієвій (Si) підкладці методом гальванічного заміщення в диметилсульфоксиді (ДМСО) та їх подальше використання для створення наноструктур Si методом метал-каталітичного хімічного травлення (MACE). Встановлено, що середній розмір і кількість наночастинок Au зростає зі збільшенням концентрації іонів відновлюваного металу від 2 до 8 ммоль/л HAuCl4 в ДМСО, тоді як розподіл наночастинок Au за висотою залишається низьким для всіх концентрацій відновлюваного металу. Зміна температури процесу гальванічного осадження в межах від 40 до 70 °C приводить до зміни морфології нанесених наноплівок Au. Зокрема, за температури 40 °С плівка є пористою переважно гомогенною, тоді як за температури 50 °С – плівка шорсткіша. Подальше підвищення температури від 60 до 70 °C приводить до формування острівкової наноплівки Au. Встановлено, що незалежно від морфології нанесених наноплівок Au, наноструктури Si зберігають вертикальну орієнтацію відносно площини підкладки Si під час травлення методом MACE. Виявлено, що висота створених у такий спосіб наноструктур Si знаходиться в межах від 1,5 до 2,5 мкм, а середній діаметр – від 100 до 300 нм

Development of anti-reflecting surfaces based on Si micropyramids and wet-chemically etched Si nanowire arrays

In this paper experimental results on study of optical properties of Si wafers with surface textures in form of Si random pyramids, Si nanowire arrays, and pyramidal Si combined with Si nanowire arrays are presented. It is shown that the use of the metal-assisted chemical etching method allows to fabricate an array of Si nanowires, and a complex structure composed of Si pyramids with nanotextured side faces which possess a high degree of anti-reflecting ability. Experimental results of the absorbance and reflectance spectra measuring demonstrated that in comparison with other textures, the structures with nanotextured pyramids' side faces exhibit the highest absorption (~ 98 %) and lowest reflection values (~ 1 %) in all range of wavelength (300-1100 nm). The concept of a complex structure combining the advantages of pyramids and Si nanowires to achieve the omnidirectional light absorption and overcome the directional dependence of photovoltaic performance is discussed

Peculiarities of charge carriers transport in submicron Si-Ge whiskers

The paper presents an analysis of impact of charge carriers transport mechanisms on the thermoelectric properties of Si-Ge submicron whiskers. Based on the resistance temperature dependences the value of activation energy for conduction submicron designs was estimated and compared with the ones for micron-scale crystals. It is shown that the activation energy of ground state ε1 of boron impurity for the Si-Ge whiskers with a diameter of 200 nm is 29.6 meV, which is typical for the bulk materials, whereas ε₂ was 3.2 meV. It is suggested that the unusual high value of ε₂ caused by inhomogeneous stress at the interface between the core and nanoporous shell of the submicron whisker due to their lattice mismatch. This effect can be used to create gauges with a thermoelectric principle of operation for cryogenic temperatures