Исследование электрических и термоэлектрических свойств решеток наноструктур на основе регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов

Ганго, Сергей Евгеньевич

Исследование электрических и термоэлектрических свойств решеток наноструктур на основе регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Ганго, Сергей Евгеньевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Псков МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Исследование электрических и термоэлектрических свойств решеток наноструктур на основе регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов»

Автореферат диссертации на тему "Исследование электрических и термоэлектрических свойств решеток наноструктур на основе регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов"

На правах рукописи УДК 537 : 538.9 : 539.216

Ганго Сергей Евгеньевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕШЕТОК НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ РЕГУЛЯРНЫХ ПОРИСТЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТРИЦ ОПАЛОВ И ЦЕОЛИТОВ

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2009

003481505

Работа выполнена на кафедре физики Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Псковский государственный педагогический университет им. С.М. Кирова»

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

доцент Владимир Гаевич Соловьев,

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Сергей Геннадьевич Романов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Вачаган Тигранович Аванесян

доктор физико-математических наук, доцент Анатолий Николаевич Верхозин

Ведущая организация: Санкт - Петербургский государственный

университет

Защита состоится « 12 » ноября 2009 года в 16°° часов на заседании Совета Д 212.199.21 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Российском государственном педагогическом университете имени А. И. Герцена по адресу:

191186, г. Санкт - Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 3, ауд. 52.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета имени А. И. Герцена

Автореферат разослан « октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук, доцент

Н. И. Анисимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению электрических и термоэлектрических свойств новых нанокомпозиционных материалов, полученных диспергированием металлов (свинец), полуметаллов (висмут) и полупроводников (теллур, антимония индия) в системе полостей и каналов регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов, а также изучению физических свойств исходных матриц.

Актуальность проблемы. Одна из самых актуальных современных научных проблем, лежащая на стыке материаловедения, физики и химии твердого тела - это проблема изучения нанокристаллического состояния вещества. Современная физика конденсированного состояния уделяет пристальное внимание созданию и исследованию новых материалов с запрограммированными необычными свойствами и совершенствованию методик их измерения.

Один из путей решения этой задачи заключается в использовании наноструктур - ансамблей малых частиц (кластеров) размерами порядка 1-100 нм. Особые физические свойства подобных нанокластеров, отсутствующие в «массивных» телах, представляют как научный, так и прикладной интерес.

Среди разнообразных методов получения ультрадисперсных сред уникальными возможностями обладает предложенный еще в 70-е годы в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе профессором В.Н. Богомоловым метод диспергирования веществ в системе полостей и каналов, регулярно расположенных в структуре пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов. Этот метод позволяет получать ансамбли идентичных, кристаллографически упорядоченно расположенных в пространстве наночастиц (кластеров) с высокой концентрацией (до 5 х Ю20 см"3) и ультрамалыми размерами (до 1 нм), устойчивых в широком диапазоне внешних условий.

Упорядоченное расположение каналов и полостей в регулярных пористых матрицах цеолитов и опалов придает полученным ансамблям в физике наноструктур роль, подобную идеальным кристаллам в физике твердого тела. Вместе с тем необходимо отметить отрывочность имеющихся данных о наноструктурах, что обусловлено ограниченными возможностями технологии получения и экспериментальных методов исследования матричных наноком-позитов, необходимых для установления физических свойств матрицы-«хозяина» и наночастиц вещества-«гостя». Так, например, малые размеры используемых в качестве матриц нанокомпозитов монокристаллов цеолитов (обычно не превышающие нескольких десятков микрон) создают большие экспериментальные трудности при исследовании их свойств, изученных, как правило, либо с использованием природных минералов, либо - поликристаллических образцов. Существующие при этом структурные неоднородности образцов, границы раздела между зёрнами поликристалла сильно осложняют интерпретацию имеющихся экспериментальных результатов. Аналогичные проблемы имеют место и для опалов. Недостаточность экспериментального материала затрудняет развитие модельных представлений физики композитных наноструктурированных неорганических веществ.

В настоящей работе объектами исследования служили новые наноком-позиционные материалы о-1п8Ь, о-Те, о-ЕИ, о-РЬ, полученные при диспергировании в матрице благородного опала хорошо изученных в «массивном» состоянии антимонида индия, теллура, висмута и свинца, а также сами исходные диэлектрические матрицы опала и синтетического цеолита типа №Х.

Целью данной работы являлось установление закономерностей электрических и термоэлектрических явлений в нанокомпозиционных материалах на основе регулярных пористых матриц опалов и цеолитов, содержащих ультрадисперсные частицы свинца, висмута, теллура и антимонида индия в полостях и каналах.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Создание новой экспериментальной методики измерения термо-э.д.с. на образцах малых размеров порядка десятков - сотен микрон.

2. Сравнение величин коэффициентов Зеебека нанокомпозитов на основе опаловых матриц с величинами коэффициентов Зеебека соответствующих массивных материалов.

3. Изучение особенностей температурных зависимостей проводимости новых нанокомпозиционных материалов на основе опаловых матриц.

4. Построение модели, позволяющей объяснить температурные зависимости проводимости новых нанокомпозиционных материалов.

5. Исследование особенностей электропроводности микроскопических монокристаллов цеолитов типа X в натриевой форме.

6. Проверка применимости универсального закона подобия к монокристаллам гидратированных цеолитов типа X.

Достоверность и научная обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивались комплексным характером исследования, корректностью использованных экспериментальных методик и воспроизводимостью результатов измерений, применением современных методов математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ, сопоставлением с литературными данными по проблеме исследования, опорой на современные физические модельные представления.

Научная новизна работы заключается в следующем.

В отличие от большинства предшествующих исследований пористых матриц цеолитов, проведенных на природных минералах или поликристаллических образцах, в настоящей работе исследованы микроскопические синтетические монокристаллы цеолита типа X в натриевой форме и получены новые данные об особенностях их электропроводности.

Автором работы впервые экспериментально изучен ряд качественно различных по природе и электронным свойствам наноструктурированных веществ (о-1п5Ь, о-Те, о-В1, о-РЬ).

мость удельной термо-э.д.с. в нанокомпозиционных материалах на основе опалов; изучены и интерпретированы особенности температурных зависимостей их удельной проводимости в интервале 300 - 800 К; развиты модельные представления о механизмах обнаруженных физических явлений.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанный в диссертационном исследовании новый метод импульсного измерения термо-э.д.с. микрообразцов позволяет установить термоэлектрические свойства нанокомпозиционных материалов на основе опалов и цеолитов.

2. Новые нанокомпозиционные материалы о-ЕМ и о-РЬ на основе опаловых матриц обладают удельной термо-э.д.с., превышающей в 1,5 - 2,3 раза соответствующие значения для «массивных» висмута и свинца.

3. Вольт-амперная характеристика гидратированных монокристаллов цеолита №Х в диапазоне значений напряженности электрического поля 104-107 В/м при температуре Т=300 К имеет степенной характер (показатель степени равен 1,55) и согласуется с универсальным законом подобия, справедливым для токов, ограниченных объемным зарядом, в твердых телах.

Теоретическая значимость работы. Полученные результаты предоставляют экспериментальный материал для теоретического обобщения физических свойств наноструктурированных веществ (металлов, полуметаллов, полупроводников). Установленные закономерности электрических и термоэлектрических явлений в наноструктурированных веществах вносят вклад в теоретические основы микроэлектроники.

Практическая ценность работы. Разработана новая импульсная методика измерения термо-э.д.с., применимая к исследованию как микрокристаллов цеолитов и опалов с изученными в работе веществами - наполнителями, так и микрообразцов нанокомпозиционных материалов других типов.

Полученные в диссертации экспериментальные результаты открывают новые практические возможности создания наноструктур с программируемыми свойствами, предназначенных для использования в микроэлектронике.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов - 96", "Ломоносов - 99" и "Ломоносов - 2000: молодежь и наука на рубеже XXI века" (Москва, 1996, 1999, 2000 гг.), на IX Международной конференции «Физика диэлектриков (1СО-2000)» (С.-Петербург, 2000 г.), на IV Международной теплофизической школе (МТФШ-4) «Теплофизи-ческие измерения в начале XXI века» (Тамбов, 2001 г.), на I Всероссийской научно-методической конференции «Современная электроника и информационные технологии в системе образования различных уровней» (Филиал СПбГИЭУ, Псков, 2005 г.), на IX Международной конференции «Опто-, на-ноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2007 г.), на научных конференциях Псковского государственного педагогического университета (Псков, 1996, 1998,2000,2002 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 20 печатных работах, из которых 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, двух приложений, заключения и списка цитируемой литературы из 118 наименований. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы и 45 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ИДЕИ И КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи проводимого исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современные тенденции в изучении композиционных материалов» рассмотрены публикации, посвященные классификации, основным физическим свойствам композитов и наночастиц, а также важнейшим направлениям их практического применения.

В разделе 1.1 вводится понятие композиционного материала как неоднородной среды, состоящей из матрицы-«хозяина», в которой определенным образом распределено диспергируемое вещество-«гость». Дается классификация композиционных материалов по виду их структуры. Подобную гетерогенную систему можно описать набором эффективных коэффициентов (проводимость, диэлектрическая проницаемость и т.д.), теоретический расчет которых в настоящее время возможен лишь для простейших конфигураций.

Раздел 1.2 посвящен этапам развития теоретических представлений о свойствах термоэлектрических материалов и термоэлектропреобразователей.

Вводится понятие параметра качества термоэлектрических материалов

•о

(«критерия Иоффе» Т), который определяется выражением г =-и харак-

теризует качество материала, идущего на изготовление термоэлементов.

Б2 ■ и

КПД любой термоэлектробатареи т) ~--ДТ определяется удельной тер-

мо-э.д.с. (коэффициентом Зеебека) 5, удельной теплопроводностью х и электропроводностью ег материалов ветвей термоэлемента и разностью температур ДГ между концами термоэлемента.

На основе литературных данных проводится анализ причин, задержавших на длительное время широкое использование термоэлектричества в энергетике. В последнее десятилетие наблюдается существенное оживление в данном вопросе, особенно в свете теоретических предсказаний о возможности увеличения термоэлектрического параметра качества материала Z в одномерных (Ш) и двумерных (2Б) системах по сравнению с соответствующими значениями для "массивных" (ЗБ) образцов. Результаты теоретических вычислений показывают, что значительный рост параметра качества Ъ может быть достигнут при переходе ЗБ—>20->1Б.

Вторая глава «Методика эксперимента» посвящена обзору экспериментальных методик исследования электрических и термоэлектрических свойств различных нанокомпозиционных материалов.

В разделе 2.1 описываются оригинальные методики исследования электрических свойств монокристаллов цеолитов, опалов и композиционных материалов на их основе, разработанные сотрудниками кафедры физики ПГПУ им. С.М. Кирова. Данные методики позволяют исследовать зависимость тока через микроскопические монокристаллы цеолитов, с различными наполнителями и без последних, от времени, величины приложенного напряжения (вольт-амперные характеристики) и температуры.

В настоящей работе с помощью указанных выше методик исследовалась зависимость тока через микрокристаллы природного чистого гидратирован-ного шабазита и цеолита типа X от времени, величины приложенного напряжения и температуры, а также от рода материала электродов (золота, вольфрама или индия). Ток измерялся прибором СП-1М "Кактус" с точностью до 10"14А, а также с помощью автоматического программируемого универсального электрометрического вольтметра В7-45 с точностью до 1(Г17Л.

С помощью измерительной ячейки с прижимными контактами измерены температурные зависимости диэлектрической проницаемости и проводимости образцов исходной матрицы опала и композиционных материалов на ее основе. Температурные зависимости снимались в атмосферных условиях в динамическом режиме (скорость изменения температуры ~ 1,5 К/мин).

Образцы чистого опала являются высокоомными диэлектриками, поэтому их проводимость удалось измерить только на постоянном токе, используя чувствительный электрометр СП-1М «Кактус». Электропроводность хорошо проводящих образцов нанокомпозитов на основе опалов исследовалась также на переменном токе с помощью 11ЬС-измерителей ЦК4800 и Е7-13.

Раздел 2.2 посвящен обзору традиционных методик измерения термо-э.д.с., которые на практике используются для достаточно больших по размеру образцов с линейными размерами более нескольких миллиметров.

Помимо традиционных методов рассматриваются и принципиально новые импульсные измерительные методики и теоретические подходы к измерению тепловых коэффициентов, в том числе и термо-э.д.с., различных материалов, на основе использования оптических квантовых генераторов. Одна из таких методик позволяет проводить измерения теплофизических характеристик металлов и сплавов в твердом и в жидком состоянии. С помощью другой изучался нестационарный термоэлектрический эффект на полупроводниках с использованием лазерного нагрева, что позволило авторам методики рассчитать коэффициент термодиффузии, тип основных носителей заряда и их подвижность, время жизни неосновных носителей.

Однако возможность применения данных импульсных методик для исследования нанокомпозиционных материалов на основе цеолитовых и опаловых матриц ограничивается следующими факторами: (а) в первом случае подразумевается только сферическая форма образцов (в форме капли небольшого диаметра), (б) в обоих случаях необходимы образцы крупных раз-

меров, (в) необходимость использования достаточно дорогого оборудования (оптический квантовый генератор, усилитель сигналов, АЦП, ЭВМ).

В разделе 2.3 рассматривается принципиально новая экспериментальная методика импульсного измерения термо-э.д.с. на образцах микронных размеров относительно золота в интервале температур 290 - 360 К, разработанная автором работы специально для исследования термоэлектрических свойств новых нанокомпозитов на основе цеолитовых и опаловых матриц.

Для реализации указанных целей была сконструирована измерительная ячейка (рис. 1), в которой термо-э.д.с. измеряется импульсным методом, когда температура одной из поверхностей микрообразца скачком возрастает на 10 К, а другая его поверхность сохраняет при этом первоначальную (комнатную) температуру. Расчет одномерного нестационарного температурного поля и термоэлектрического отклика, возникающих в проводящем микрообразце под действием теплового импульса, приведен в Приложении 1.

В представленной на рис. 1 измерительной ячейке микрообразец 1 зажимался между золотой иглой 2 и золотой фольгой 3, под которой помещался нагревательный элемент 4, электрически изолированный от золотого электрода тонким слоем слюды 5. Нагревательный элемент 8, изготовленный из нихрома, располагался перпендикулярно золотой игле 2 и полоске золотой фольги 3 для исключения паразитного влияния тока нагревателя на измерительную цепь. Питание нагревательного элемента осуществлялось с помощью стабилизированного источника постоянного тока, подключенного к электронному реле времени. В состав измерительной ячейки входили микро-вольтнаноамперметр Ф136, выходной сигнал которого регистрировался самопишущим ампервольтметром Н339 при скорости записи 1,5 мм/с.

Проведенные эксперименты с микрообразцами толщиной 30-100 мкм, приготовленными из различных веществ (металлов, полуметаллов, полупроводников, нанокомпозиционных материалов), показали, что при фиксирован-

ных условиях «теплового удара» описанная установка позволяет определить отношения коэффициентов Зеебека различных микрообразцов с погрешностью е ~ 11%, а самих абсолютных значений Б - с погрешностью £ ~ 25%.

Экспериментальная установка для измерения термо-э.д.с. микрообразцов импульсным методом (рис. 1) после небольшой модификации была про-градуирована не только при температуре 293 К, но и при более высоких температурах: 300 К, 304 К, 314 К, 323 К, 339 К и 356 К, что позволило снять температурные зависимости удельной термо-э.д.с. для ряда образцов новых нанокомпозиционных материалов на основе синтетических опаловых матриц. Верхний предел нагрева нижнего электрода («80°с) связан с наличием в составе экспериментальной установки легкоплавких деталей из фторопласта.

В разделе 2.4 описывается методика приготовления образцов нанокомпозиционных материалов на основе пористых матриц, предложенная профессором В.Н. Богомоловым. С помощью этой методики удается получать ансамбли идентичных, упорядочение расположенных в пространстве наноча-стиц с высокой концентрацией и ультрамалыми размерами, устойчивых в широком диапазоне внешних условий.

В третьей главе «Структура и физические свойства цеолитов» рассмотрены общие элементы структуры большинства цеолитов и более подробно структура цеолитов типа X и шабазита, которые исследовались автором работы, классификация и области применения цеолитов, а также физические свойства цеолитов и особенности механизма их электропроводности.

Природные и синтетические цеолиты являются водными алюмосиликатами, кристаллическая структура которых образована тетраэдрами 5г04 и АЮ4, объединёнными общими вершинами в трёхмерный каркас, пронизанный полостями и каналами молекулярных размеров (0,3-1,5 нм). Поэтому цеолиты часто называют "молекулярными ситами". Эти пустоты заняты катионами металлов I и II групп периодической системы Д.И. Менделеева (№, К, Mg, Са, Бг, Ва), компенсирующими заряд каркаса, и молекулами воды. И те, и другие имеют достаточную свободу перемещения, давая тем самым возможность производить ионный обмен и обратимую дегидратацию. Синтетические цеолиты более пригодны для исследований и лучше соответствуют требованиям промышленности из-за высокой однородности и чистоты.

В цеолите типа X существует трёхмерная система эквивалентных пересекающихся каналов с одинаковыми свободными диаметрами для каналов всех направлений. Стабильная и жёсткая каркасная структура имеет самый большой из всех известных цеолитов свободный объём (около 50 %).

Вода, содержащаяся в порах гидратированных цеолитов («цеолитная вода»), приобретает специфические свойства, не характерные для воды в нормальных условиях. Из экспериментальных данных следует, что цеолитная вода обладает свойствами вязкой жидкости с большим временем релаксации, а молекулы воды сохраняют высокую подвижность вплоть до 200 К; затем уменьшение подвижности идёт плавно, без резкого фазового перехода.

В АХ хорошо описываются универсальным законом подобия: L-

ко-

Как известно, электропроводность цеолитов носит ионный характер. Она обусловлена миграцией катионов и зависит от числа, размера и заряда катионов и от размера цеолитных каналов. Никаких свидетельств в пользу электронной проводимости не обнаружено. При этом закон Ома выполняется только при самых малых значениях силы тока.

В работе показано, что все исследованные монокристаллы цеолитов типа X и шабазита на постоянном токе обладают сквозной ионной проводимостью. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) монокристаллов цеолита NaX имеет степенной характер, причем показатель степени равен 1,55+0,09. Наблюдаемый гистерезис ВАХ связан с образованием в образце объемных зарядов.

Для объяснения вида ВАХ можно использовать теорию токов, ограниченных объемными зарядами (ТООЗ). Известно, что при наличии ТООЗ

iL2.

торый в простейших случаях может быть получен аналитическим путём в рамках теории инжекционных токов в твёрдых телах. Подробный математический вывод закона подобия приводится в Приложении 2.

Автором работы проверялось выполнение закона подобия для чистых гидратированных монокристаллов цеолитов типа NaX, синтезированных в лаборатории физики анизотропных материалов ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. Полученные результаты показывают, что универсальный закон подобия действительно выполняется для монокристаллов цеолита NaX независимо от рода электродов в широком интервале значений плотности тока j - (КГ3...10-1) А/м2 и напряженности электрического поля Е = (104...107) В/м.

Далее рассматривается влияние цеолитной воды, находящейся в полостях и каналах кристаллов цеолитов, на их проводимость. Проводимость цеолитов может как увеличиваться, так и уменьшаться при добавлении воды к дегидратированным образцам. Например, с увеличением содержания воды в цеолите типа X его проводимость при комнатной температуре возрастает примерно в 103 раз. Сопротивление шабазита также уменьшается с увеличением количества воды в кристалле. Главную роль здесь играет не диссоциация молекул воды, а то обстоятельство, что дипольные молекулы Н20, располагаясь вокруг катионов, ослабляют их связь с каркасом цеолита и облегчают тем самым их перемещение в электрическом поле. В отличие от шабазита и цеолитов типа А, X и Y, проводимость анальцима, наоборот, уменьшается с ростом степени гидратации. Это связано с тем, что молекулы воды способны создавать механические препятствия на путях миграции ионов.

В четвертой главе «Структура и физические свойства опалов и нано-композиционных материалов o-InSb, о-Те, o-Bi, о-Pb на их основе» содержатся описание структуры исходной матрицы синтетического опала и наноком-позиционных материалов на ее основе - o-InSb, о-Те, o-Bi, о-Pb, а также экспериментальный материал, полученный при исследовании электрических и термоэлектрических свойств этих веществ.

Раздел 4.1 посвящен структуре матрицы благородного опала. Опал -это водосодержащий оксид кремния, его химическая формула Si02 • пН20. Благородный опал состоит из сфер кремнезема («глобул») достаточно однородных по размерам (разброс в диаметре не превышает 5%), которые образуют плотноупакованную ГЦК структуру («коллоидный кристалл»), В данной работе исследованы образцы синтетических опалов с диаметрами сфер 200-250 нм.

Согласно результатам экспериментов по измерению плотности опалов, приготовленных различными методами, сферические частицы Si02, в свою очередь, состоят из сфер меньшего размера (30^-40 нм), также плотноупако-ванных. Эти глобулы также могут быть составлены ещё меньшими сфероидальными частицами размером ~10 нм. Следовательно, структура опала представляет собой аналог русской матрёшки (фрактальной структуры).

В плотноупакованной гранецентрированной решетке опала существует два вида пустот: тетраэдрические и октаэдрические. Суммарная пористость опаловой матрицы, собранной из сплошных сфер, составляет 26%. С учетом пористости сфер при условии доступности пор всех порядков, свободный объем теоретически достигает 59%. Практически же реальная суммарная пористость составляет не более 46-50%.

Далее в разделе 4.2 приведены результаты исследования электрических и термоэлектрических свойств нанокомпозиционных материалов на основе опаловых диэлектрических матриц, заполненных ультрадисперсными полупроводниками (InSb, Те), полуметаллами (Bi) и металлами (РЬ). Контроль заполнения пористых опаловых матриц ультрадисперсным веществом осуществлялся методом сканирующей электронной микроскопии (SEM) с помощью прибора Philips XL30 Scanning Electron Microscope. Как можно заключить из представленных в работе электронных микрофотографий, вещество-«гость» практически полностью заполняет регулярно расположенные полости опала. Полученные нанокомпозиты оставались стабильными в течение многих лет хранения при комнатной температуре.

В результате введения веществ-наполнителей в матрицу опала образуются новые нанокомпозиционные материалы, электрические свойства которых существенно отличаются от аналогичных свойств исходных компонентов - как матрицы, так и вещества-наполнителя.

Все исследованные образцы нанокомпозитов на основе опалов демонстрировали знак термо-э.д.с. (S), характерный для соответствующего «массивного» полупроводника, полуметалла или металла и слабую температурную зависимость S(T) в интервале 290 -г 360 К (рис. 2); таким образом, тип проводимости (электронный для антимонида индия и висмута, дырочный для теллура) не изменяется при диспергировании, в то время как величины термо-э.д.с. композитов о-РЬ и o-Bi превышают соответствующие значения термо-э.д.с. для «массивных» свинца и висмута примерно вдвое: So-рь ■■ SPb * 2>3 ± 03 и S0_B, : SB, « 1,5 ± 0,2.

Рис.2. Коэффициенты Зеебека 5 нанокомпозиционных материалов о-Те (кривая 1), о-РЬ (кривая 2), о-1п8Ь (кривая 3) и о-В1 (кривая 4), измеренные по отношению к золоту при различных температурах.

Проводимость антимонида индия (¡пБЬ) может быть изменена в довольно широких пределах легированием этого материала, однако, обычно 1п8Ь имеет электронный характер проводимости, вследствие более высокой подвижности электронов. В проведенных экспериментах наблюдалась вариация термо-э.д.с. для 1пБЬ от образца к образцу от -0.1 до -0.3 мВ/К, последнее значение почти вдвое превышает значение термо-э.д.с. соответствующего «массивного» полупроводника.

Нанокомпозиционные материалы, полученные на основе регулярных пористых диэлектрических опаловых матриц, можно рассматривать как регулярную структуру, составленную из полупроводниковых, металлических или полуметаллических наночастиц («зерен»), соединенных между собой узкими «рупорообразными» каналами («мостиками»), свойства которых существенно отличаются от свойств «зерен». Например, ¡пБЬ в опале - это упорядоченный трехмерный ансамбль слабосвязанных квантовых точек с концентрацией ~ 1014 см"3. Граница раздела опал-полупроводник обеспечивает структурное ограничение для движения электронов, т.к. размер зерен, формируемых в полостях опаловой матрицы, ограничен размером полостей (40100 нм). Более того, трехмерное ограничение выполняется для каждого «зерна», т.к. они друг от друга пространственно изолированы потенциальными барьерами мостиков и, таким образом, гранулы могут быть представлены как квантовые точки. Термоэлектрические свойства таких комплексных систем существенным образом отличаются от соответствующих свойств массивных материалов. Ограничение размеров «зерен» и каналов ведет к увеличению плотности состояний вблизи уровня Ферми, и доминированию рассеяния фо-нонов на границах «зерен» по сравнению с объемным рассеянием электронов

проводимости. Наибольшего увеличения £ и 2Т можно добиться в случае одномерных материалов, так что > > .

Из приведенных теоретических расчетов с учетом конкретных физических параметров вещества-«гостя» (ЬгБЬ) и структурных характеристик мат-рицы-«хозяина» (опала) следует, что Бю > 52д > 530, причём полученные на основе рассмотренной модели оценки находятся в разумном согласии с результатами эксперимента для нанокомпозита о-ЬгёЬ (30_мь «1,5 81п5Ь).

Результаты измерения температурной зависимости удельной проводимости нанокомпозита о-1пБЬ, представлены на рис. 3. В рассматриваемой области температур наблюдается активационный механизм проводимости. Энергия активации (~ 0,8 эВ) примерно на порядок превосходит энергию активации в массивном образце этого полупроводника.

На рис. 4 приведена аррениусовская температурная зависимость проводимости нанокомпозита о-Те на основе матрицы опала. В области температур 370—470 К энергия активации 0,16 эВ (как у объемного образца теллура); в температурной области от 560 К энергия активации возрастает до 0,7 эВ.

18 (ст, См/м) -6,0

-6,5

-7,0

"7'51.6 1,8 2,0 103/Т (КГ1)

Рис. 3. Температурная зависимость удельной проводимости нанокомпозита о - ¡пБЬ.

(ст, См/м) 0,5

0,0

-0,5

-1,0

-1,5

1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 ю'/трС1)

Рис. 4. Температурная зависимость удельной проводимости нанокомпозита о-Те.

Наблюдаемую температурную зависимость проводимости полупроводниковых нанокомпозиционных материалов можно объяснить на основе предположения о существовании потенциальных барьеров в сетке наноча-стиц полупроводника в матрице опала. При этом теоретический расчет вклада проникновения носителей через потенциальные барьеры в температурную зависимость проводимости в простейшей модели прямоугольных потенциальных барьеров показывает, что наилучшее согласие с экспериментальными данными как для ¡пБЬ, так и для Те в матрице опала наблюдается при значении высоты барьера порядка 0,8 эВ.

Таким образом, в результате исследования термоэлектрических свойств нанокомпозиционных материалов о-РЬ, о-В1, о-1п8Ь в температурном интервале 290 -г 360 К в работе экспериментально обнаружено заметное увеличение удельной термо-э.д.с. 5 при переходе от «массивных» веществ к наноструктурам. Полученные в эксперименте значения абсолютных величин коэффициентов Зеебека для нанокомпозитов примерно вдвое превышают соответствующие значения для «массивных» веществ при Г» 300 К. Установленный размерный эффект может быть интерпретирован с точки зрения модельных представлений о радикальной перестройке спектра электронных состояний в размерноквантованных наноструктурах.

Однако низкие значения удельной проводимости а исследованных нанокомпозитов не позволяют пока добиться увеличения параметра ТГ в полученных наноструктурах. Возможными причинами этого могут быть уменьшение пористости при термообработке в процессе упрочнения опалов, влияние границ зерен и других дефектов, создающих потенциальные барьеры для носителей заряда внутри композита, а также разрывы проводящей сетки вследствие неполного заполнения пустот I порядка веществом - «гостем» (полупроводником, полуметаллом или металлом).

Завершает диссертацию заключение, содержащее основные результаты и выводы работы, и список цитируемой литературы.

В приложении 1 приводится вычисление одномерного нестационарного температурного поля, возникающего в результате поглощения на поверхности ограниченного проводящего образца «короткого» теплового импульса, и сравнение данных теоретического расчета с полученными экспериментальными данными.

В приложении 2 приводится подробный математический вывод закона подобия для твердых тел в самом общем виде и рассматриваются предельные режимы этого закона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем:

1. Разработана новая методика импульсного измерения термо-э.д.с. микрообразцов, которая получила как экспериментальное, так и теоретическое обоснование.

2. С помощью данной методики экспериментально обнаружено увеличение удельной термо-э.д.с. новых нанокомпозиционных материалов на основе

диэлектрических опаловых матриц о-В1, о-РЬ в 1,5 - 2,3 раза по сравнению с соответствующими значениями для «массивных» висмута и свинца; изучены температурные зависимости удельной термо-э.д.с. нанокомпози-тов о-В1, о-РЬ, о-1п8Ь, о-Те в интервале температур 290 - 360 К. Показано, что для всех исследованных нанокомпозитов на основе опалов знак удельной термо-э.д.с. соответствует знаку удельной термо-э.д.с. соответствующего массивного материала, т.е. тип проводимости этих веществ не изменяется при диспергировании.

3. Впервые изучены и интерпретированы зависимости удельной проводимости полупроводниковых нанокомпозиционных материалов на основе синтетического опала о-В1, о-РЬ, о-1п8Ь, о-Те от температуры в интервале 300 - 800 К. Обнаружено, что полученные при введении 1п8Ь, В1, Те или РЬ в каналы и полости диэлектрической опаловой матрицы композиты обладают проводимостью на 6 - 8 порядков выше по сравнению с проводимостью исходной «чистой» матрицы опала. Проводимость любого исследованного автором композита занимала промежуточное положение между значениями проводимости «чистой» матрицы опала и проводимостью вещества-«гостя» в «массивном» состоянии.

4. Измерены зависимости тока, протекающего через микроскопические монокристаллы гидратированных цеолитов типа X и шабазита, от времени, приложенного напряжения и температуры. Установлено существование сквозной ионной электропроводности этих кристаллов цеолитов на постоянном токе.

5. На основе экспериментального исследования ионной электропроводности микроскопических монокристаллов цеолитов в диапазоне значений напряженности электрического поля 104 - 107 В/м установлено, что вольт-амперная характеристика (ВАХ) гидратированнных монокристаллов №Х при Т=300 К имеет степенной характер (показатель степени равен 1,55±0,09). Полученные экспериментальные результаты хорошо согласуются с универсальным законом подобия, справедливым для ограниченных объемным зарядом токов, протекающих в твердых телах.

Личный вклад автора состоит в выполнении основной экспериментальной части работы, создании и использовании на практике новой методики импульсного измерения термо-э.д.с. микрообразцов, обнаружении новых размерных эффектов, математическую обработку результатов экспериментов на ЭВМ и участие в их интерпретации. Все основные результаты и выводы диссертации, отраженные в публикациях, принадлежат автору.

Публикации автора по теме работы 1. Ганго С.Е. Электрические свойства монокристаллов цеолитов типа X // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ-Псков, 1996. - С.63 (0,06 п.л.).

2. Ганго С.Е. Измерение термо-э.д.с. микрообразцов // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ.- Псков, 1998. - Т.2.

- С.119 (0,06 п.л.).

3. Сохарева О.Л., Ганго С.Е. Электропроводность кристаллов природного шабазита // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ. - Псков, 1998. - Т.2. - С. 120 (0,06 п.л./0,03 п.л.).

4. Ганго С.Е., Марков В.Н., Соловьев В.Г. Ячейка для измерения термо-э.д.с. микрообразцов импульсным методом // Приборы и техника эксперимента. -1998. - №6. - С.123-124 (0,12 п.л./0,04 п.л.).

5. Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева O.JI. Электропроводность монокристаллов канкринита и фожазита // Межд. конф. студ. и ас-пир. по фундаментальным наукам «Ломоносов - 96». Секция «Физика»: Сборник тезисов. -М.:МГУ, 1996.-С.160-161 (0,12 п.л./0,03 п.л.).

6. Ганго С.Е. Экспериментальное исследование электрических свойств на-нокомпозитов на основе опалов // Межд. конф. студ. и аспир. по фундаментальным наукам «Ломоносов - 99». Секция «Физика»: Сборник тезисов. - М.:МГУ, 1999. - С.146-147 (0,12 пл.).

7. Сохарева О.Л., Иванова E.H., Ганго С.Е., Панькова C.B. Электропроводность и фотопроводимость микрокристаллов шабазита // Межд. конф. студ. и аспир. по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2000: молодежь и наука на рубеже XXI века». Секция «Физика»: Сборник тезисов. -М.:МГУ, 2000. - С.101 (0,06 п.л./0,02 п.л.).

8. Соловьев В.Г., Вейсман В.Л., Марков В.Н., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева О.Л. Процессы электропереноса в диэлектрических монокристаллах цеолитов // Физика диэлектриков (Диэлектрики -2000): Тез. докл. IX Межд. конф. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2000. - Т.1. - С.61-62 (0,12 п.л./0,02 п.л.).

9. Сохарева О.Л., Иванова E.H., Ганго С.Е. Электрические и фотоэлектрические свойства микрокристаллов шабазита // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ. - Псков. - 2000. - Т.З. - С.145-146 (0,12 п.л./0,04 п.л.).

10. Ганго С.Е., Марков В.Н., Соловьев В.Г. Исследование теплофизических процессов в микрообразце импульсным методом // Теплофизические измерения в начале XXI века: Тез. докл. IV Межд. теплофиз. школы. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. - 4.2. - С.40-41 (0,12 п.л./0,04

П.Л.).

11. Соловьев В.Г., Вейсман В.Л., Марков В.Н., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева О.Л. Процессы электропереноса в диэлектрических цеолитных материалах // Материаловедение. - 2001. - №8.

- С.22-24 (0,19 п.л./0,03 п.л.).

12. Ганго С.Е. Электрические свойства новых нанокомпозиционных материалов на основе опалов // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ. - Псков, апрель 2002. - Т.4. - С. 109-110 (0,12 п.л.).

13. Ганго С.Е. Исследование одномерного нестационарного температурного поля и термоэлектрического отклика, возникающих в проводящем микрообразце под действием теплового импульса // Вестник НовГУ. Сер. «Естественные и технические науки». - 2003. - № 23. - С. 30-35 (0,38 пл.).

14.Ганго С.Е. Электрические свойства композиционных материалов на основе опалов с наноструктурированными полупроводниками, полуметаллами и металлами // Современная электроника и информационные технологии в системе образования различных уровней: Материалы I Всеросс. науч.-метод. конф,- Псков: Филиал СПбГИЭУ, 2005 - С.70-72 (0,18 п.л.).

15. Ганго С.Е., Романов С.Г., Соловьев В.Г., Ханнн С.Д. Электропроводность регулярных матричных композиционных материалов на основе опалов с наноструктурированными полупроводниками и полуметаллами // Нанотехника. - 2005. - №2. - С.22-25 (0,25 п.л./0,06 п.л.).

16. Богомолов В.Н., Ганго С.Е., Курдюков Д.А., Мисиорек X., Парфень-ева JI.C., Романов С.Г., Смирнов И.А., Соловьев В.Г., Ханин С.Д. Термоэлектрические свойства регулярных матричных композитов на основе опалов с наноструктурированными полупроводниками, металлами и полуметаллами // Нанотехника. - 2006. - №1. - С.10-13 (0,25 п.л./0,03 п.л.).

17. Соловьев В.Г., Ванин А.И., Вейсман В.Л., Гращенков С.И., Иванова М.С., Марков B.HJ, Панькова C.B., Трифонов C.B., Яников М.В., Балабинская A.C., Бондаренко И.К., Ганго С.Е., Иванова E.H., Лукин А.Е. Изучение физических свойств нанокомпозиционных материалов на основе регулярных пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов // Вестник ПГПУ. Сер. «Естественные и физико-математические науки». - Вып. 2. -Псков: ПГПУ, 2007. - С. 119-127 (0,56 п.л./0,04 п.л.).

18. Ванин А.И., Ганго С.Е., Романов С.Г., Соловьев В.Г. Температурная зависимость проводимости нанокомпозита Те - опал // Опто-, наноэлектрони-ка, нанотехнологии и микросистемы: Труды IX Междунар. конф. - Ульяновск: УлГУ, 2007. - С. 58 (0,06 п.л./0,02 п.л.).

19. Соловьев В.Г., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B. Размерные эффекты в регулярных матричных нанокомпозитах на основе опалов // Оп-ТО-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Труды IX Междунар. конф. - Ульяновск: УлГУ, 2007. - С. 197 (0,06 п.л./0,02 п.л.).

20. Ганго С.Е., Соловьев В.Г. Измерение термо-э.д.с. микроскопических монокристаллов цеолитов импульсным методом // Вестник ПГПУ. Сер. «Естественные и физико-математические науки». - Вып. 8. - Псков: ПГПУ, июнь 2009. - С. 74-76 (0,19 п.л./0,10 п.л.).

Подписано в печать 08.10.2009 Тираж 100 экз. Заказ № 390

Отпечатано в типографии ООО «АБЕВЕГА», Санкт-Петербург, Московский пр., д. 2/6, тел.: 570-37-56. Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 65-299.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Ганго, Сергей Евгеньевич

Введение.

Глава 1. Современные тенденции в изучении композиционных материалов.

1.1. Композиционные материалы, их классификация и практическое применение.

1.2. Параметр качества термоэлектрического материала (2).

Основные пути его увеличения.

Выводы из главы 1.

Глава 2. Методика эксперимента.

2.1. Методика экспериментального исследования электропроводности цеолитов и опалов.

2.2. Традиционные методы измерения термо-э.д

2.3. Эериментальное ледование термо-э.д микрообразцов импулым методом.

2.4. Методика приготовления образцов нанокомпозиционных материалов на основе опаловых матриц.

Выводы из главы 2.

Глава 3. Структура и физические свойства цеолитов.

3.1 Структура, классификация и области применения цеолитов.

3.1.1. Структура и свойства цеолитов.

3.1.2. Классификация цеолитов.

3.1.3. Области применения цеолитов.

3.1.4. Физические свойства цеолитов. Цеолитная вода.

3.1.5. Цеолит типаХ.

3.1.6. Шабазит.

3.2. Механизм электропроводности цеолитов. Роль цеолитной воды.

Выводы из главы 3.

Глава 4. Структура и физические свойства опалов и нанокомпозиционных материалов o-InSb, о-Те, o-Bi, о-РЬ на их основе.

4.1. Структура опалов.

4.2. Термоэлектрические и электрические свойства нанокомпозиционных материалов на основе опаловых матриц.

Выводы из главы 4.

Введение диссертация по физике, на тему "Исследование электрических и термоэлектрических свойств решеток наноструктур на основе регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов"

Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению электрических и термоэлектрических свойств новых нанокомпозиционных материалов, полученных диспергированием металлов (свинец), полуметаллов (висмут) и полупроводников (теллур, антимонид индия) в системе полостей и каналов регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов, а также изучению физических свойств исходных матриц.

Актуальность проблемы. Одна из самых актуальных современных научных проблем, лежащая на стыке материаловедения, физики и химии твердого тела — это проблема изучения нанокристаллического состояния вещества. Современная физика конденсированного состояния уделяет пристальное внимание созданию и исследованию новых материалов с запрограммированными необычными свойствами и совершенствованию методик их измерения [1-10].

Один из путей решения этой задачи заключается в использовании наноструктур - ансамблей малых частиц (кластеров) размерами порядка 1100 нм. Особые физические свойства подобных нанокластеров, отсутствующие в «массивных» телах, представляют как научный, так и прикладной интерес.

Среди разнообразных методов получения ультрадисперсных сред уникальными возможностями обладает предложенный еще в 70-е годы в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе профессором В.Н. Богомоловым метод диспергирования веществ в системе полостей и каналов, регулярно расположенных в структуре пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов [11]. Этот метод позволяет получать ансамбли идентичных, кристаллографически упорядоченно расположенных в пространстве наночастиц (кластеров) с высокой концентрацией (до 5 х 10 см" ) и ультрамалыми размерами (до 1 нм), устойчивых в широком диапазоне внешних условий.

Вместе с тем необходимо отметить отрывочность имеющихся данных о наноструктурах, что обусловлено ограниченными возможностями технологии получения и экспериментальных методов исследования матричных нанокомпозитов, необходимых для установления физических свойств матрицы-«хозяина» и наночастиц вещества-«гостя». Так, например, малые размеры используемых в качестве матриц нанокомпозитов монокристаллов цеолитов (обычно не превышающие нескольких десятков микрон) создают большие экспериментальные трудности при исследовании их свойств, изученных, как правило, либо с использованием природных минералов, либо — поликристаллических образцов. Существующие при этом структурные неоднородности образцов, границы раздела между зёрнами поликристалла сильно осложняют интерпретацию имеющихся экспериментальных результатов. Аналогичные проблемы имеют место и для опалов. Недостаточность экспериментального материала затрудняет развитие модельных представлений физики композитных наноструктур|ированных неорганических веществ.

В настоящей работе объектами исследования служили новые нанокомпозиционные материалы о-1п8Ь, о-Те, о-В1, о-РЬ, полученные при диспергировании в матрице благородного опала хорошо изученных в «массивном» состоянии антимонида индия, теллура, висмута и свинца, а также сами исходные диэлектрические матрицы опала и синтетического цеолита типа ЫаХ.

Целью данной работы являлось установление закономерностей электрических и термоэлектрических явлений в нанокомпозиционных материалах на основе регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов, содержащих ультрадисперсные частицы свинца, висмута, теллура и антимонида индия в полостях и каналах.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Создание новой экспериментальной методики измерения термо-э.д.с. на образцах малых размеров порядка десятков — сотен микрон.

6. Проверка применимости универсального закона подобия к монокристаллам гидратированных цеолитов типа X.

Научная новизна работы заключается в следующем.

Автором работы впервые экспериментально изучен ряд качественно различных по природе и электронным свойствам наноструктурированных веществ (о-1п8Ь, о-Те, о-В1, о-РЬ).

В результате проведенных в работе экспериментальных исследований физических явлений в регулярных матричных композитах, полученных диспергированием полупроводников, металлов и полуметаллов в каналах и полостях диэлектрической опаловой матрицы, установлена размерная зависимость удельной термо-э.д.с. в нанокомпозиционных материалах на основе опалов; изучены и интерпретированы особенности температурных зависимостей их удельной проводимости в интервале 300 - 800 К; развиты модельные представления о механизмах обнаруженных физических явлений.

На защиту выносятся следующие положения:

2. Новые нанокомпозиционные материалы о-Ш и о-РЬ на основе опаловых матриц обладают удельной термо-э.д.с., превышающей в 1,5 - 2,3 раза соответствующие значения для «массивных» висмута и свинца.

3. Вольт-амперная характеристика гидратированных монокристаллов цеолита №Х в диапазоне значений напряженности электрического поля 104 - 107 В/м при температуре Т=300 К имеет степенной характер (показатель степени равен 1,55) и согласуется с универсальным законом подобия, справедливым для токов, ограниченных объемным зарядом, в твердых телах.

Практическая ценность работы. Разработана новая импульсная методика измерения термо-э.д.с., применимая к исследованию как микрокристаллов цеолитов и опалов с изученными в работе веществами -наполнителями, так и микрообразцов нанокомпозиционных материалов других типов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов - 96", "Ломоносов - 99" и "Ломоносов - 2000: молодежь и наука на рубеже XXI века" (Москва, 1996, 1999, 2000 гг.), на IX Международной конференции «Физика диэлектриков (КЮ-2000)» (С.-Петербург, 2000 г.), на IV Международной теплофизической школе (МТФШ-4) «Теплофизические измерения в начале XXI века» (Тамбов, 2001 г.), на I Всероссийской научно-методической конференции «Современная электроника и информационные технологии в системе образования различных уровней» (Филиал СПбГИЭУ, Псков, 2005 г.), на IX Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2007 г.), на научных конференциях Псковского государственного педагогического университета (Псков, 1996, 1998, 2000, 2002 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 20 печатных работах, из которых 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК. 1. Ганго С.Е. Электрические свойства монокристаллов цеолитов типа X // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ — Псков, 1996.-С.63.

2. Ганго С.Е. Измерение термо-э.д.с. микрообразцов // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ.— Псков, 1998. — Т.2. - С.119.

3. Сохарева O.JL, Ганго С.Е. Электропроводность кристаллов природного шабазита // Молодежь - науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ. - Псков, 1998. - Т.2. - С. 120.

4. Ганго С.Е., Марков В.Н., Соловьев В.Г. Ячейка для измерения термо-э.д.с. микрообразцов импульсным методом // Приборы и техника эксперимента. - 1998. - №6. - С.123-124.

5. Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева O.JI. Электропроводность монокристаллов канкринита и фожазита // Межд. конф. студ. и аспир. по фундаментальным наукам «Ломоносов - 96». Секция «Физика»: Сборник тезисов. -М.:МГУ, 1996. - С. 160-161.

6. Ганго С.Е. Экспериментальное исследование электрических свойств нанокомпозитов на основе опалов // Межд. конф. студ. и аспир. по фундаментальным наукам «Ломоносов - 99». Секция «Физика»: Сборник тезисов. - М.:МГУ, 1999. - С. 146-147.

7. Сохарева О.Л., Иванова E.H., Ганго С.Е., Панькова C.B. Электропроводность и фотопроводимость микрокристаллов шабазита // Межд. конф. студ. и аспир. по фундаментальным наукам «Ломоносов — 2000: молодежь и наука на рубеже XXI века». Секция «Физика»: Сборник тезисов.-М. :МГУ, 2000.- С. 101.

8. Соловьев В.Г., Вейсман В.Л., Марков В.Н., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева О.Л. Процессы электропереноса в диэлектрических монокристаллах цеолитов // Физика диэлектриков (Диэлектрики - 2000): Тез. докл. IX Межд. конф. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2000. - Т.1. - С.61-62.

9. Сохарева О.Л., Иванова E.H., Ганго С.Е. Электрические и фотоэлектрические свойства микрокристаллов шабазита // Молодежь — науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов 11Г1Ш.- Псков.-2000. - Т.З. - С.145-146.

10. Ганго С.Е., Марков В.Н., Соловьев В.Г. Исследование теплофизических процессов в микрообразце импульсным методом // Теплофизические измерения в начале XXI века: Тез. докл. IV Межд. теплофиз. школы. -Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. — 4.2. — С.40^1.

11. Соловьев В.Г., Вейсман B.JL, Марков В.Н., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева O.JI. Процессы электропереноса в диэлектрических цеолитных материалах // Материаловедение. - 2001. — №8. — С.22-24.

12. Ганго С.Е. Электрические свойства новых нанокомпозиционных материалов на основе опалов // Молодежь — науке: Тез. докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ. - Псков, 2002. — Т.4. - С. 109-110.

14. Ганго С.Е. Электрические свойства композиционных материалов на основе опалов с наноструктурированными полупроводниками, полуметаллами и металлами // Современная электроника и информационные технологии в системе образования различных уровней: Материалы I Всеросс. науч.-метод, конф- Псков: Филиал СПбГИЭУ, 2005.- С.70-72.

15. Ганго С.Е., Романов С.Г., Соловьев В.Г., Ханин С.Д. Электропроводность регулярных матричных композиционных материалов на основе опалов с наноструктурированными полупроводниками и полуметаллами // Нанотехника. - 2005. — №2. — С.22-25.

16. Богомолов В.Н., Ганго С.Е., Курдюков Д.А., Мисиорек X., Парфеньева JI.C., Романов С.Г., Смирнов И.А., Соловьев В.Г., Ханин

С.Д. Термоэлектрические свойства регулярных матричных композитов на основе опалов с наноструктурированными полупроводниками, металлами и полуметаллами // Нанотехника. — 2006. - №1. - С.10-13.

17. Соловьев В.Г., Ванин А.И., Вейсман В.Л., Гращенков С.И., Иванова М.С.,

Марков В.Н.|, Панькова C.B., Трифонов C.B., Яников М.В., Балабинская A.C., Бондаренко И.К., Ганго С.Е., Иванова E.H., Лукин А.Е. Изучение физических свойств нанокомпозиционных материалов на основе регулярных пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов // Вестник Iii НУ. Сер. «Естественные и физико-математические науки». -Вып. 2. - Псков: ПГПУ, 2007. - С. 119-127.

18. Ванин А.И., Ганго С.Е., Романов С.Г., Соловьев В.Г. Температурная зависимость проводимости нанокомпозита Те - опал // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Труды IX Междунар. конф. - Ульяновск: УлГУ, 2007. - С. 58.

19. Соловьев В.Г., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B. Размерные эффекты в регулярных матричных нанокомпозитах на основе опалов // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Труды IX Междунар. конф. - Ульяновск: УлГУ, 2007. - С. 197.

20. Ганго С.Е., Соловьев В.Г. Измерение термо-э.д.с. микроскопических монокристаллов цеолитов импульсным методом // Вестник ПГПУ. Сер. «Естественные и физико-математические науки». — Вып. 8. - Псков: ПГПУ, 2009.-С. 74—76.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные результаты работы состоят в следующем:

2. С помощью данной методики экспериментально обнаружено увеличение удельной термо-э.д.с. новых нанокомпозиционных материалов на основе диэлектрических опаловых матриц о-ЕН, о-РЬ в 1,5 — 2,3 раза по сравнению с соответствующими значениями для «массивных» висмута и свинца; изучены температурные зависимости удельной термо-э.д.с. нанокомпозитов о-Ш, о-РЬ, о-1п8Ь, о-Те в интервале температур 290 -360 К. Показано что, для всех исследованных нанокомпозитов знак удельной термо-э.д.с. соответствует знаку удельной термо-э.д.с. соответствующего массивного материала, т.е. тип проводимости этих веществ не изменяется при диспергировании.

3. Впервые изучены и интерпретированы зависимости удельной проводимости нанокомпозиционных материалов на основе синтетического опала о-В1, о-РЬ, о-1п8Ь, о-Те от температуры в интервале 300 — 800 К. Обнаружено, что при введении 1п8Ь, В1, Те или РЬ в каналы и полости диэлектрической опаловой матрицы, полученные композиты обладают проводимостью на 6 — 8 порядков выше по сравнению с проводимостью исходной «чистой» матрицы опала. Проводимость любого исследованного автором композита занимала промежуточное положение между значениями проводимости «чистой» матрицы опала и проводимостью вещества-«гостя» в «массивном» состоянии.

4. Измерены зависимости тока, протекающего через микроскопические монокристаллы гидратированных цеолитов типа X и шабазита от времени, приложенного напряжения и температуры. Установлено существование сквозной ионной проводимости этих кристаллов цеолитов на постоянном токе.

5. На основе экспериментального исследования ионной электропроводности микроскопических монокристаллов цеолитов в диапазоне значений напряженности электрического поля 104 — 107 В/м установлено, что вольт-амперная характеристика (ВАХ) гидратированнных монокристаллов при Т=300 К имеет степенной характер (показатель степени равен 1,55). Полученные экспериментальные результаты хорошо согласуются с универсальным законом подобия, справедливым для ограниченных объемным зарядом токов, протекающих в твердых телах.

В заключение выражаю глубокую признательность моим научным руководителям Соловьеву В.Г. за постановку задачи, постоянное внимание и руководство работой, Романову С.Г. за руководство работой и предоставление образцов композиционных материалов для исследования.

Приношу искреннюю благодарность [Розману Г.А.|, [Маркову В.Н.

Ванину А.И., Вейсману В.Л., Павлову Е.В., Гращенкову С.И., Ивановой М.С., Паньковой C.B. за ценные советы и полезные обсуждения полученных в работе результатов, а также всем членам кафедры физики Псковского государственного педагогического университета им. С.М. Кирова за поддержку при выполнении работы.

Заключение

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Ганго, Сергей Евгеньевич, Псков

1. Непийко С.А. Физические свойства малых металлических частиц. - Киев.: Наукова думка, 1985. - 248 с.

2. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. — М.:Наука, 1986. 368 с.

3. Дубов П.Д., Корольков Д.В., Петрановский В.П. Кластеры и матрично-изолированные кластерные сверхструктуры. — С-Пб.:Изд-во СПбГУ, 1995.- 191 с.

4. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. — М.: Физматлит, 2007. — 416 с.

5. Ozin G.A., Нои К., Lotsch B.V., Cademartiri L., Puzzo D.P., Scotognella F., Ghadimi A., Thomson J. Nanofabrication by self assembly // Materials Today. - 2009. - V. 12. - No.5. - P. 12 - 23.

6. Кобаяси H. Введение в нанотехнологию. M.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 134 с.

7. Kumzerov Y., Vakhrushev S. Nanostructures within Porous Materials // Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology / Edited by H.S. Nalwa. -V. X. American Scientific Publishers, 2003. - P. 1 - 39.

8. Ruschau G.R., Yoshikava S., Newnham R.E. Resistivity of conductive composites // J.Appl.Phys.- 1992. V.72. - №3. - P.953 - 959.

9. П.Богомолов В.Н. Введение жидких металлов под высоким давлением в кристаллические тела с регулярными пустотами // Физика твердого тела.-1971. -Т.13.-№3.-С.815- 818.

10. Ганго С.Е. Электрические свойства монокристаллов цеолитов типа X // Молодежь науке: Тез.докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ.-Псков: ПГПИ, 1996. - С.63.

11. Ганго С.Е. Измерение термо-э.д.с. микрообразцов // Молодежь — науке: Тез.докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ.- Псков: ПГПИ, 1998 Т.2. - С. 119.

12. Сохарева O.JL, Ганго С.Е. Электропроводность кристаллов природного шабазита // Молодежь науке: Тез.докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ.- Псков: ПГПИ, 1998. - Т.2. - С. 120.

13. Ганго С.Е., Марков В.Н., Соловьев В.Г. Ячейка для измерения термо-э.д.с. микрообразцов импульсным методом // Приборы и техника эксперимента. 1998. - №6. - С.123 - 124.

14. Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева O.JI. Электропроводность монокристаллов канкринита и фожазита // Межд. конф. студ. и аспир. по фундаментальным наукам «Ломоносов 96». Секция «Физика»: Сборник тезисов.- М.:МГУ, 1996. - С.160 - 161.

15. Ганго С.Е. Экспериментальное исследование электрических свойств нанокомпозитов на основе опалов // Межд. конф. студ. и аспир. по фундаментальным наукам «Ломоносов 99». Секция «Физика»: Сборник тезисов.- М.:МГУ, 1999. - С. 146 - 147.

16. Сохарева О.Л., Иванова E.H., Ганго С.Е. Электрические и фотоэлектрические свойства микрокристаллов шабазита // Молодежь — науке: Тез.докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ.- Псков: ПГПИ, 2000. Т.З. - С.145 - 146.

17. Соловьев В.Г., Вейсман В.Л., Марков В.Н., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B., Сохарева О.Л. Процессы электропереноса в диэлектрических цеолитных материалах // Материаловедение. 2001. — №8 - С.22 -24.

18. Ганго С.Е. Электрические свойства новых нанокомпозиционных материалов на основе опалов // Молодежь — науке: Тез.докл. науч. конф. аспирантов и студентов ПГПИ.- Псков: ПГПИ, 2002. Т.4. - С.109 - 110.

19. Ганго С.Е., Романов С.Г., Соловьев В.Г., Ханин С.Д. Электропроводность регулярных матричных композиционных материалов на основе опалов с наноструктурированными полупроводниками и полуметаллами // Нанотехника. 2005. - №2. - С.22 - 25.

20. Ванин А.И., Ганго С.Е., Романов С.Г., Соловьев В.Г. Температурная зависимость проводимости нанокомпозита Те — опал // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Труды IX Междунар. конф. Ульяновск: УлГУ, 2007. - С. 58.

21. Соловьев В.Г., Ганго С.Е., Иванова E.H., Панькова C.B. Размерные эффекты в регулярных матричных нанокомпозитах на основе опалов // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Труды IX Междунар. конф. Ульяновск: УлГУ, 2007. - С. 197.

22. Ганго С.Е., Соловьев В.Г. Измерение термо-э.д.с. микроскопических монокристаллов цеолитов импульсным методом // Вестник ПГПУ. Сер. «Естественные и физико-математические науки». — Вып. 8. — Псков: ПГПУ, 2009.-С. 74-76.

23. Митюшов Е.А., Гельд П.В., Адамеску Р.А. Обобщенная проводимость и упругость макрооднородных гетерогенных материалов.- М.: Металлургия, 1982.-С. 144.

24. Фистуль В.И. Физика и химия твердого тела.- М.: Металлургия, 1995.-Т.1.-480 е.; Т.2.-320 с.

25. Фокин А.Г. Макроскопическая проводимость случайно-неоднородных сред. Методы расчета // Успехи физических наук.- 1996. Т. 166. - №10. — С.1069 —1093.

26. Богомолов В.Н., Прокофьев А.В., Самойлович С.М. Прохождение света через среду с пространственно модулированным показателем преломления // Физика твердого тела.- 1996. - Т.38. - №9. - С.2722 - 2728.

27. Новости // Нанотехника. 2005. - №2. - С. 120 - 126.

28. Nettelblad В., Ahlen В., Niklasson G.A., Holt L.M. Approximate determination of surfase conductivity in porous media // J. Phys. D: Appl.Phys.-V.28. 1995. - P.2037—2045.

29. Полупроводники в науке и технике // Под ред. акад. А.Ф. Иоффе,- Т.1.-М.-Л., 1957. 471 е.; Т.2.- М.-Л., 1958. - 659 с.

30. Неменов Л.Л., Соминский М.С. Основы физики и техники полупроводников.- Л.: Наука, 1974. 395 с.

31. Ioffe A.F. In: Semiconductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling. Infosearch.-London, 1956.

32. Ioffe A.F., Airapetyants S.V., Ioffe A.V., Kolomoets N.V., Stil'bans L.S. Dokl. Akad. Nauk SSSR.- 1956.- V.102.- P.981.

33. Hicks L.D., Harman T.C., Sun X., Dresselhaus M.S. Experimental study of the effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit // Phys. Rev. В.- 1996.- V.53.- №16.- R.10493 10496.

34. Hicks L.D., Dresselhaus M.S. Effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit // Phys. Rev. В.- 1993.- V.47.- №19.- R.12727-12731.

35. Hicks L.D., Harman T.C., Dresselhaus M.S. Use of quantum-well superlattices to obtain a high figure of merit from nonconventional thermoelectric materials // Appl. Phys. Lett.- 1993.- V.63.- №23.- R.3230 3232.

36. Hicks L.D., Dresselhaus M.S. Thermoelectric figure of merit of a one-dimensional conductor //Phys. Rev. В.- 1993.- V.47.- №24.- R.16631 16634.

37. Song D.W., Shen W.- N., Dunn В., Moore C.D., Goorsky M.S., Radetic Т., Gronsky R., Chen G. Thermal conductivity of nanoporous bismuth thin films // Appl. Phys. Lett.- 2004.- V.84.- No.l 1. P. 1883 - 1885.

38. Albrecht J.D., Knipp Р.А., Reinecke T.L. Thermal conductivity of opals and related composites // Phys. Rev. В.- 2001.- V.63.- No.13.- P.134303 (1-8).

39. Марков B.H., Соловьев В.Г. Ячейка для измерения электропроводности игольчатых микрокристаллов // Приборы и техника эксперимента.- 1988.-№5.- С.205 -206.

40. Марков В.Н., Соловьев В.Г. Ячейки для измерения электропроводности микрокристаллов цеолитов // Приборы и техника эксперимента.- 1990.-№5.- С.232 234.

41. Васильев Н.Н. Электрические и оптические свойства кристаллов КС1 с анионными и катионными примесями // Канд. дисс. Калинин, 1973.

42. Соболев C.JI. Локально — неравновесные модели процессов переноса // Успехи физических наук.- 1997.- Т. 167.- №10.- С. 1095 1106.

43. Альваро Ф. Карбалло Санчес, Гуревич Ю.Г., Логвинов Г.Н., Дрогобицкий Ю.В., Титов О.Ю. Распространение теплового импульса в ограниченной проводящей среде: термоэлектрическое детектирование // Физика твердого тела.- 1999.- Т.П.- №4.- С.606 611.

44. Carballo Sanchez A.F., Gonzalez de la Cruz G., Gurevich Yu G., Logvinov G.N. Transient heat transport by carriers and phonons in semiconductors // Phys. Rev. В.- 1999.- V.59.- №16.- P.10630 10638.

45. Minoru Sasaki, Hiroshi Negishi, Masasi Inoue. Pulsed laser-induced transient thermoelectric effects in silicon crystals // J. Appl. Phys.- 1986.- V.59.- №3.-P.796 802.

46. Бузилов C.B., Загребин Л.Д. Импульсный метод измерения температуропроводности сферических образцов // Инженерно-физический журнал.-1999.- Т.72.- №2.- С.236 239.

47. Eklund Р.С., Mabatah А.К. Thermoelectric power measurements using analog subtraction // Rev. Sci. Instrum.- 1977.- V.48.- №7.- P.775 777.

48. Ito K., Hijikata K., Torikoshi K., Phelan P.E. Thermoelectric voltage at metallic point contacts from nonequilibrium effects // Transactions of the ASME. J.Heat Transfer.- 1995.- V.l 17.- №4.- P.822 827.

49. Weber L., Lehr M., Gmelin E. Investigation of the transport properties of gold point contacts // Physika В.- 1996.- V.217.- №3-4.- P.181 192.

50. Hijikata K., Ito K., Nakabeppu O., Phelan P.E., Torikoshi K. Heat and electron transport at point contact // Thermal Science and Engineering.- 1994.- V.2.-P.104 — 107.

51. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита М.:Мир, 1976.- 781с.

52. Химия цеолитов и катализ на цеолитах / Ред. Рабо Дж.- Т. 1,2.- М.:Мир, 1980.- 936 с.

53. Пущаровский Д.Ю. Структурная минералогия силикатов // Соросовский образовательный журнал.- 1998,- №3.- С.83 91.

54. Bragg W.L. Atomic Structure of Minerals — Ithaca, Cornell University Press, 1937.- P.251.

55. Meier W.M. Molecular Sieves // Society of Chemical Industry.- London.-1968.- P.10.

56. Баррер P. Гидротермальная химия цеолитов.- M.: Мир.- 1985.- 424 с.

57. Thomas J.M., in Zeolites: Facts, Figures, Future / Ed. Jacobs P.A. and Van Santen R.A. Elsevier, Amsterdam.- 1989.- P.3.

58. Kelemen G., Schon G. Ionic conductivity in dehydrated zeolites // J. Matt. Sci.-1992.- V.27.- P.6036 6040.

59. Breck D.W. Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemestry and Use.- R.E. Kriegen Publishing.- Malabar.- FL.-1984.

60. Van Reeuwijk L.P. The thermal dehydration of natural zeolites // Mededelungen Landbouwhogeschool Wagenigen Nederland.- 1974.- 74.-No.9.- P.l-88.

61. Богомолов B.H. Жидкости в ультратонких каналах (нитяные и кластерные кристаллы) // Успехи физических наук.- 1978.- Т.24.- №1.- С. 171 182.

62. Богомолов В.Н. Введение жидких металлов под высоким давлением в кристаллические тела с регулярными пустотами // Физика твердого тела.-1971.- Т.13.- №3.- С.815 818.

63. Алексеев Ю.А. Получение ансамблей микрокластеров металлов в диэлектрических матрицах и их оптические свойства // Канд. дисс.-Ленинград, 1982.

64. Rabinowitsch E., Wood W.C. Über die Elektrizitätsleitung in Zeolithen // Z. Electrochem.- 1933.- Bd.39.- №7b.- S.562 566.

65. Beattie I.R., Dyer A. The diffusion of sodium ions in analcite as a function of water content // Trans. Faraday Soc.- 1957.- V.53.- P.61 66.

66. Vigil O., Fundora J., Villavicencio H., Hernandes-Velez M., Roque-Malherbe R. Direct-current transport phenomena in Na-FAU zeolite // J. Mater. Sei. Lett.- 1992.- V.1L- №2-4.- P. 1725 1727.

67. Stamires D.N. Effect of adsorbed phases on the electrical conductivity of synthetic crystalline zeolites // J. Chem. Phys.- 1962.- V.36.- P.3174 3181.

68. Freeman D.C., Stamires D. Electrical conductivity of synthetic crystalline zeolites // J. Chem. Phys.- 1961.- V.35.- P.799 806.

69. Haidar A.R., Jonscher A.K. The dielectric properties of zeolites in variable temperature and humidity // J. Chem. Soc. Faraday Trans.- 1986.- Pt.l.- V.82.-№12.- P.3535 3551.

70. Jonscher A.K., Haidar A.R. The time-domain response of humid zeolites // J. Chem. Soc. Faraday Trans.- 1986.- Pt.l.- V.82.- №12.- P.3553 3560.

71. Вейсман B.JI., Марков B.H., Николаева Л.В., Панькова С.В., Соловьев В.Г. Проводимость монокристаллов цеолитов // Физика твердого тела.- 1993.- Т.35.- №5.- С.1390 1393.

72. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. М.:Мир, 1973.-416 с.

73. Шуман В. Мир камня.- Т.2.- М.: Мир, 1986. 262 с.

74. Минералогическая энциклопедия / Под ред. К. Фрея.- Л.: Недра, 1985. — 512 с.

75. Денискина Н.Д., Калинин Д.В., Казанцева Л.К. Благородные опалы природные и синтетические.- Новосибирск: Наука, 1987.- 180 с.

76. Балакирев В.Г., Богомолов В.Н., Журавлев В.В., Кумзеров Ю.А., Петрановский В.П., Романов С.Г., Самойлович С.А. Трехмерные сверхрешетки в матрицах опалов // Кристаллография.- 1993.- Т.38.- №3.-С.111 -120.

77. Панькова C.B. Создание композиционных материалов на основе регулярных пористых матриц опалов и цеолитов и исследование их диэлектрических и электрических свойств // Канд. дисс.- Псков, 1998.

78. Богомолов B.H., Ктиторов C.A., Курдюков Д.А., Прокофьев A.B., Самойлович С.М., Смирнов Д.В. Нелинейная проводимость трехмерной решетки кластеров GaAs в опале // Письма в ЖЭТФ.- 1995.- Т.61.- №9.-С.738 742.

79. Богомолов В.Н., Курдюков Д.А., Парфеньева A.C., Прокофьев A.B., Самойлович С.М., Смирнов И.А., Ежовский А., Муха Я., Мисерек X. Особенности теплопроводности синтетических опалов // Физика твердого тела.- 1997.- Т.39.- №2.- С.392 398.

80. Ратников В.В. Определение пористости синтетических опалов и пористого Si рентгеновским методом // Физика твердого тела.- 1997.-Т.39.- №5.- С.956 — 958.

81. Богомолов В.Н., Курдюков Д.А., Прокофьев A.B., Самойлович С.М. Эффект фотонной запрещенной зоны в оптическом диапазоне натвердотельных Si02 кластерных решетках-опалах // Письма в ЖЭТФ.-1996.- Т.63.- Вып.7.- С.496 501.

82. Kumar K.K., Sirdeshmukh L. Dielectric properties and electrical conductivity studies on some minerals // Indian J. Pure and Appl. Phys.- 1996.-V.34.- №8.- P.559 565.

83. Физический энциклопедический словарь / Под. ред. A.M. Прохорова. -М.: Советская энциклопедия, 1983. 928 с. - С.156.

84. Смит Р. Полупроводники. Пер. с англ. М.: Мир, 1982. — 560 с. -С.466.

85. Комаров В.А. Механизмы рассеяния носителей заряда в пленках висмута // Термоэлектрики и их применение: Докл. VIII Межгос. семинара, ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, 12-13 ноября 2002г. СПб.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2002. С.237 - 242.

86. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с. - С.559 - 567.

87. Romanov S.G., Fokin A.V., Maude D.K., Portal J.C. Magnetoresistance size effects in a three-dimensional lattice of InSb quantum dots // Appl. Phys. Lett.-1996.- V.69.- P.2897 2899.

88. Sun X., Zang Z., Dresselhaus M.S. Theoretical modeling of thermoelectricity in Bi nanowires // Appl. Phys. Lett.- 1999.-V.74.- P.4005 4007.

89. Hostler S.R., Qu Y.D., Detko M.T., Abramson A.R., Qiu X., Burda C. Thermoelectric properties of pressed bismuth nanoparticles // Superlattices and Microstructures. 2008. - V.43. -No.3. -P.195 -207.

90. Romanov S.G., Shamshur D.V., Chernjaev A.V., Larkin I.A., Maude D.K., Portal J.C. Regular 3-dimensional ensembles of InSb quantum dots realization and conductivity regimes. // Int. Phys. Conf. Ser.- 1997.- No.155.- Chapter 11.-P.833 — 836.

91. Romanov S. G. Concept of templated lattices of semiconductor nano-structures // J. Porous Mater. 2000. - V. 7. - P. 153 - 157.

92. Де Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика.- М.: Мир, 1964.456 с.

93. Дьярмати И. Неравновесная термодинамика.- М.: Мир, 1974.- 304 с.

94. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики,-М.: Наука, 1977.-735 с.

95. Будак Б.М., Самарский А.А., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике. М.: Наука, 1972. 688 с.

96. Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solids.- Clarendon, Oxford, 1947.

97. Таблицы физических величин: Справочник / Под ред. И.К. Кикоина.-М.: Атомиздат, 1976. 1006 с.

98. Теплопроводность твердых тел: Справочник / Под ред. А.С. Охотина.-М.: Энергоатомиздат, 1984. 320 с.

99. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы.- M.-JI,: Изд-во АН СССР, 1960.-188 с.