Grenzflächenstruktur und thermische Transporteigenschaften nanoskaliger Silizid/Silizium Multilagen

• Applicant: Professor Dr. Armin Heinrich (†)
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 1999 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5181302

Ausgangspunkt sind jüngste Arbeiten, wonach Quantum Well Strukturen thermoelektrischer Materialien eine um Faktoren höhere Effizienz Z der thermoelektrischen Energiewandlung besitzen könnten als Volumenmaterial. Dadurch ist die empirische Schranke ZT<1 (T-Temperatur K) nach langer Stagnation überwindbar geworden. Dafür sind zwei Effekte verantwortlich: das effektiv zweidimensionale Verhalten der thermoelektrisch aktiven Schichten (Quantenkonfinement) und eine Reduzierung der thermischen Leitfähigkeit durch erhöhte Grenzflächenstreuung der Phononen.Es ist das Ziel des vorliegenden Vorhabens, den zweiten o.g. Effekt an nanoskaligen Mehrfachschichten aus halbleitenden Siliciden und Silicium zu analysieren, Zusammenhänge zwischen der thermischen Leitfähigkeit und der Grenzflächenrauhigkeit zu erarbeiten und einen Beitrag für ein verallgemeinertes Transportmodell für nanoskalige Multilagen zu liefern. Dafür sollen Schichtstapel unterschiedlicher Grenzflächenstruktur und Kristallinität durch Elektronenstrahlverdampfung und Magnetronsputtern präpariert und vergleichend untersucht werden. Aus der Gruppe der halbleitenden Silicide wurde Ru2Si3 gewählt, einbezogen werden auch MnSi1.73 und ReSi1.75. Die Charakterisierung der Schichtsysteme umfaßt Struktur- und Grenzflächenuntersuchungen mittels TEM- und X-ray-Verfahren, die Messung der thermischen Leitfähigkeit mit der 3w-Methode und ergänzende Messungen der thermoelektrischen Eigenschaften zur Bestimmung der Effizienz Z.

• DFG Programme: Research Grants