Термоелектричні коефіціенти сильно легованого кремнію n-типу
Анотація
In this study the thermoelectric effect is investigated in terms of thermoelectric power, Figure of merit(ZT), and power factor. The calculations were carried out based on Boltzmann transport equation by taking ionized impurity scattering as a dominant mechanism for heavily doped n-type silicon at 300K with charge concentration varies from 2×1018 /cm3 – 20×1020 /cm3. It is known that doping of materials can induce Fermi level shifts and doping can also induce changes of the transport mechanisms. The result of this study shows doping also induces changes in thermoelectric power, Figure of merit, and power factor. The magnitude of the change is different for consideration of parabolic density of states and non-parabolic modified density of states which amounts to 16.7% for thermoelectric power, from 0.059% - 84.1% for Figure of merit(ZT) in favor of non-parabolic consideration respectively. There is also a difference of 39.9% for power factor with respect to relaxation time between the two cases in favor of the parabolic consideration.
Завантаження
Посилання
E.O. Kane, Phys. Rev. 131, 79 (1963), https://doi.org/10.1103/PhysRev.131.79.
J.W. Slotboom, Solid-state Electron. 20, 279 (1977), https://doi.org/10.1016/0038-1101(77)90108-3
C.J. Hwang, “Calculation of Fermi energy and band tail parameters in heavily doped and degenerate n-type GaAs”, J. Appl. Phys. 41, 2268-2674, (1970).
M.H. Gebru, “Electrical and thermal conductivity of heavily doped n-type silicon”, Eur. Phys. J. Appl. Phys. 90, 10102 (2020), https://doi.org/10.1051/epjap/2020190332
C. Kittel, Introduction to solid state physics, (John Wiley & Sons, Inc., New York, 1996).
Cantarero A., Àlvarez F.X. in: Thermoelectric Effects: Semiclassical and Quantum Approaches from the Boltzmann Transport Equation, (Springer International Publishing, Switzerland, 2014), pp. 1-39, https://doi.org/10.1007/978-3-319-02012-9_1
W.A. Harrison, Solid State Theory, (McGram-Hill Book Company, Inc. New York, 1976).
F. Seiltz, The Modern Theory of Solids, (McGram-Hill book Company. Inc. New York, 1940).
D.M. Rowe, Thermoelectrics handbook: Macro-to-Nano, (Taylor & Fracis Group, New York, 2006).
H.W. Cong, American journal of modern physics, 4 (2018), https://doi.org/10.11648/j.ajmp.20180704.13
Wolfram Research, Inc., Mathematica 5.0. 2008.
Y. Ohishi, J. Xie, Y. Miyazaki, Y. Aikebaier, H. Muta, K. Kurosaki, S. Yamanaka, N. Uchida, and T. Tada, “Thermoelectric properties of heavily boron and phosphorus-doped silicon, Jpn. J. Appl. Phys. 54, 071301 (2015). https://doi.org/10.7567/JJAP.54.071301
T. Claudio, G. Schierning, R. Theissmann, H. Wiggers, H. Schober, M.M. Koza, and R.P. Hermann, J. Mater. Sci. 48, 2836 (2013), https://doi.org/10.1007/s10853-012-6827-y
Авторське право (c) 2021 Х. Г. Мулугета
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
