Фізичні засади розроблення термометричних елементів на основі інтерметалічних напівпровідників - Автореферат

Національний університет “Львівська політехніка”Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Робота виконана у Національному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України та Інституті прикладних проблем механіки і математики ім. Науковий консультант - доктор технічних наук, професор, заслужений винахідник України Стадник Богдан Іванович, завідувач кафедри інформаційно-вимірювальних технологій Національного університету “Львівська політехника” (м. Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор, член-кореспондент Російської академії наук Федик Іван Іванович, генеральний директор НДІ НВО “Луч”(м. Захист відбудеться 26 вересня 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.08 у Національному університеті "Львівська політехніка" (79013, Львів-13, вул.Електроопір та термо-ЕРС - одні з найчутливіших кінетичних параметрів термометричних матеріалів, залежність зміни яких від температури використовується для її вимірювання. Термометричні матеріали, що використовуються як термочутливі елементи засобів вимірювання температури, повинні задовольняти низку вимог, котрі часто є суперечливими, однак, найбільш важливими є вимоги однозначної залежності, стабільності та високої чутливості, що забезпечується великими змінами значень термо-ЕРС (Е) (термоелектричні термометри) чи питомого опору (?) (електрорезистивні термометри). Оптимізація термометричних матеріалів для їх використання у засобах вимірювання температури полягає, зокрема, в одночасній зміні концентрації носіїв електричного струму, їх рухливості, механізмів розсіювання, інтервалу температур, вибору кристалографічної орієнтації тощо, що призведе до збільшення значень термо-ЕРС чи питомого електроопору при збереженні їх однозначної залежності. Оскільки інтерметалічний напівпровідник - хімічна сполука із трьох розповсюджених і недорогих металів, то це створює передумови для промислового отримання термоелектродного дроту з інтерметалічних напівпровідників для термоелектродів та утворення злюту, наприклад, з міддю, платиною, а отже і використання інтерметалічних напівпровідників у термоелектричних термометрах. Робота виконувалася у рамках пріоритетних напрямків розвитку науки і техніки України, а саме: Держбюджетної науково-дослідної роботи Міністерства освіти і науки України за фаховим напрямком “Метрологія і приладобудування” “Дослідження термоелектричних інтерметалічних напівпровідникових матеріалів ZRNISN та TINISN як робочих елементів енергоощадних джерел електричного струму” (2006, № 0106U005428) - керівник робіт; “Дослідження термоелектричного інтерметалічного напівпровідникового матеріалу TICOSB як робочого елементу енергоощадних джерел електричного струму” (2008, № 0108U000333) - керівник робіт;Висновок: Визначення умов та способів упорядкування кристалічної структури інтерметалічних напівпровідників зробить керованою зміну їх електрокінетичних характеристик, дозволить використати інтерметалічні напівпровідники як термометричні матеріали засобів вимірювання температури, встановити закономірності функцій перетворення резистивних та термоелектричних термоелементів для електрорезистивної та термоелектричної термометрії. З метою розроблення принципів керування характеристиками перетворювачів та побудови термометричних елементів з покращеними метрологічними характеристиками, а також для прогнозування електрокінетичних характеристик інтерметалічних напівпровідників шляхом розрахунку розподілу електронної густини для отримання максимальних значень термо-ЕРС та питомого електроопору досліджувалася кристалічна структура напівпровідника р-TICOSB при легуванні атомами V, Ni та Cu. Таким чином, аналіз результатів розрахунку розподілу електронної густини Ti1-XVXCOSB, виконаних для прогнозування електрокінетичних властивостей термометричного матеріалу з однозначною залежністю і високими значеннями термо-ЕРС та питомого опору, засвідчує їх принципову відмінність, а, відтак, показує важливість володіння інформацією про кристалічну та електронну структури досліджуваних термометричних матеріалів. З розрахунків DOS випливає, що легування р-TICOSB домішками Ni та Cu призводить до монотонного дрейфу рівня Фермі у напрямку зони провідності і робить прогнозованими зміни електрокінетичних характеристик термометричного матеріалу та створює умови керування ними. Таким чином, легування р-TICOSB донорними домішками Ni та Cu супроводжується монотонними змінами електрокінетичних характеристик термометричного матереріалу, що створює умови керування ними та використання як термочутливих елементів для електрорезистивної та термоелектричної термометрії з однозначними залежностями і високими значеннями електроопору та термо-ЕРС.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ