Способ получения термоэлектрических пленок

"Терки". ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ЕЛА ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР 11 ТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) 1. Кравчук В.В. Влияние темпера.туры испарения на свойства пленок . системы В 1-5 Ь-Те, полученных дискрет" ным испарением. Сб. "Термоэлектри" . ческие материалы и пленки", ЛИЯФ., Л., 1976, с,78.2. Дашевский 3 .И. и др.Получение и исследование низкотемпературных пленочных термоэлектрических материалов и-типа проводимостиСб,моэлектрицеские материалы и пленЛИЯФ., Л., 1976, с.32 (прототип),ОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРИОПЛЕНОК на основепутем конденсации па- материала на .нагретую одложку и последующего. т л и ч а ю щ и й с я елью повышения парамет ленок за счет снижения апряжений, охлаждение коростью 2-10 град/ч.трических пленок твердых растворовВ 1 Те 5 е,6 путем конденсации паров исходного материала на нагретую подложку и последующего охлаждения 12).,Процесс проводят при дискретном испарении в вакууме5 10мм рт, ст, исходного материала, уо составу не , отличающегося от требуемого состава пленок; последующей конденсации паров на нагретые до 520 К диэлектрические подложки; охлаждении свежеосажденных пленок со скоростью более 100 град/ч и стжиге пленок ватмосфере аргона (0,9 атм 1 при620-670 К, Параметры пленок, полученных по способу-прототипу, составляют: Ж 215 мкВ/град; б Я 00 ом смгфКг О - 37 мв 2/градд ом.см. На пленках, полученных по этому способу,визуально наблюдалось растрескиваниепленок,Недостатком известного способаявляется присуТствие, в пленках термических напряжений, приводящих к снижению параметра мощности пленок, Кро 25 ме того, наличие в пленках термических напряжений приводит к нарушению механической прочности пленок, а,сле" довательно, к дополнительному ухудшению электрических параметров пленок, в частности электропроводности и, таким образом,.параметра мощности пленок.Цель изобретения - повышение параметра мощности пленок за счет снижения термических напряжений.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения термоэлектрических пленок путем конденсации паров исходного материала на нагретую полиимидную подложку и последующего охлаждения, охлаждение проводят со скоростью 2- 10 град/ч 1Сущность заявляемого способа получения пленок заключается в конденсации паров исходного материала на нагретые полиимидные подложки с последующим охлаждением полученных пленок с такой малой скоростью, чтобы завершить процесс ползучести при каждой конкретной температуре охлаж-, дения, Охлаждение пленок проводят со скоростью 2-10 град/ч. При охлаждении пленок со скоростью более 10 град/ч, ползучесть пленок не успевает пройти, что приводит к незначительному (менее 2 кГ/мм ) снижению термических напряжений при комнатной 1 109 161Изобретение относится к способамполучения термоэлектрических пленок,в частности твердых растворов на основе халькогенидов висмута и сурьмы,используемых для создания преобра- .зователей энергии различного назначенияИзвестен способ 11) получения термоэлектрических пленок твердых раство.ров системы В 1 Те- В 5 е 5. путем термического испарения в вакууме -10 мм рт.от., исходного материала,по составу не отличающегсся от требуемого состава пленок, нагретогодо 1070 К, последующей конденсациипаров на нагретые до 570 К диэлектрические подложки, в частности изполиимида, охлаждения свежеосажденных пленок со скоростью 200-:300 град/ч и отжига пленок при 620 К,Параметры пленок, полученных известным способом, составляют: коэффици-.ент термо-ЭДС сС) 200 мкв/град.,удельная электропроводнссть(б)850 омсм , параметр мощноститермоэлектрических пленок(о, б), определяющий эффективность термоэлектрического споссба преобразованияэнергии ф 31 мВ/град 2 ом.см.Однако в полученных пленках, как ус 30 .тановлено экспериментально, возникаютзначительные термические напряжения, вызванные различием коэффициентов линейного расширения подложки и пленки, Знак ,термических напряжений, пропорциональных ЬйТ , определяется тем,какой из коэффициентов линейногорасширения:,.подложки или пленкибольше, где Ь Р - разность коэффициентов линейного расширения подложки и пленки,:6 Т - разность темпера-тур конденсации и эксплуатации пленок, Например, в пленках твердыхрастворов В 1 дТе- В 1 д 5 е на полиимид.ных подложках, используемых в основном при создании пленочных термоэлектрических преобразователей энергии, возникают сжимающие термическиенапряжения, приводящие, как установлено, к снижению параметра мощностипленок. Кроме того, присутствие термических напряжений приводит к нару-шению механической прочности пленок,аследовательно, дополнительномуухудшению электрических параметровпленок, в частности электропроводности,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения термоэлек3 10544 температуре, В то же время при охлаждении со скоростью 2 град/ч процесс ползучести практически заканчивается снижение термических напряжений составляет стт 1 О кГ/ив 1 и даеьнейеее уменьшение скорости охлаждения (менее 2 град/ч ), как установлено экспериментально, не приводит к дополнительному снижению термических напряжений при комнатной температуре. 10На чертеже приведены температурные зависимости термических напряжений в пленках твердого раствора 81 Те 5 е 0, сконденсированных на полиимидных подложках; 1 - для ско рости охлаждения 100 град/ч (про тстип, 2- для скоростиохлаждения10 .град/ч, 3 - для скорости охлаждения = 2 град/ч, 4 - для скорости охлаждения .( 2 град/ч, (поз.3 и 4 совпадают в пределах .ошибки из" мерения),, Пленки твердых растворов системы 181 Те И, в частности .81 Теа 15 е 96 в получены путем дискрета:ного испарения исходного материала того же состава, нагретого до 1400 К и конденсации паров исходного материала на полиимидных подложках, нагретых до 530 К, при скорости кон- денсации 20-30 А/с, в вакууме . 10 мм рт,ст. Последующев 1 охлажде-. ,ние пленок проводят со скоростью12, 1 О, 2 и,1 град/ч,35В таблице приведены данные по удельной электропроводности, коэффициенту термо-ЭДС И параметру мощности термоэлектрических пленок твердого раствора ВТе5 е, полученных по предлагаемому способу.61 Свойства термоэлектрическихпленок твердого раствора81 Те 5 ев, полученных попредлагаемому способу Скоростьохлаждения, град/ч вЪ мВ / 1232 905 232 915 232 915 49 50 50 и.В пленках, полученных по предлагаемому способу, растрескивание ненаблюдается..Электрические параметры термоэлектрических пленок твердого раствора 81 Те 5 е , полученных по способупрототипу, составляют: ж - 215 мкВ//град:, 6 - 800 ом 1 см,Ыб 3 мВф/град.ом.см.Достигнутов снижение термическихнапряжений позволяет, таким образом,повысить на 1 ь 30 параметр мощноститермоэлектрических пленок по сравнению с прототипом. Это, в свою очередь,позволяет увеличить эффективность датчиков теплового потока, вкоторых предполагается использоватьтермоэлектрические пленки, в частности на основе твердых растворовсистемы 811 Те д 5 е до 20-ЗОВКроме того, снижение термическихнапряжений в пленках позволяет предотвратить растрескивание пленок,чтоприводит к дополнительному повышениюпараметра мощности пленок, а такжеих механической прочности,а юаа т Заказ Тираж 370Подписн Государственного комитета СС делам изобретений и открытий Иосква, 335, Раущская наб.,еаееаееье аа а е в Ю е Проектная, 4 филиал 4 Р 35 ВНИИПИ по 113035, ставитель ВЛакеенко Техред И, Гергель е а ее а е еректор, я, Тяско