Подготовка поверхности термоэлементов и исследование омических пленочных контактов, сформированных на ней различными способами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложены способы и установлены критерии подготовки поверхности наноструктурированных термоэлектрических материалов для нанесения тонко- и толстопленочных омических контактов. Установлены параметры механического и химического способов обработки поверхности термоэлектрических материалов перед нанесением контактов. Исследованы шероховатость и морфология поверхности образцов термоэлектрических материалов и полученных пленок. Установлены критерии и оптимальные значения шероховатости поверхности термоэлектрических материалов. Определены режимы получения тонко- и толстопленочных контактов. Тонкопленочные контакты (толщиной до 300 нм) получали магнетронным напылением Ni. Толстопленочные контакты формировали химическим и электрохимическим осаждением Ni. Полученные пленки содержали различное количество никеля в составе. Удельное электрическое сопротивление пленок Ni, полученных химическим осаждением, значительно выше, чем для пленок Ni, полученных электрохимическим осаждением. Удельное контактное сопротивление системы металл–термоэлектрический материал в случае нанесения пленок Ni магнетронным напылением оказалось наименьшим среди рассмотренных образцов. А в случае нанесения контактов химическим осаждением сравнимо с таковым для пленок Ni, сформированных электрохимическим осаждением. Адгезионная прочность пленок Ni, полученных различными способами, имеет высокие значения, превосходящие отраслевой стандарт для пленочных покрытий в микроэлектронике. По электрофизическим свойствам и адгезионной прочности все полученные омические контакты удовлетворяют требованиям, предъявляемым к конструкции эффективных термоэлементов.

Об авторах

М. Ю. Штерн

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Email: m.s.rogachev88@gmail.com
Россия, 124498, Москва

А. А. Шерченков

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Email: m.s.rogachev88@gmail.com
Россия, 124498, Москва

Ю. И. Штерн

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Email: m.s.rogachev88@gmail.com
Россия, 124498, Москва

М. С. Рогачев

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: m.s.rogachev88@gmail.com
Россия, 124498, Москва

Е. П. Корчагин

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Email: m.s.rogachev88@gmail.com
Россия, 124498, Москва

Список литературы

  1. Farhat O., Faraj J., Hachem F., Castelain C., Khaled M. // Cleaner Engineer. Technol. 2022. V. 6. P. 100387. https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100387
  2. Champier D. // Energy Convers. Manag. 2017. V. 140. P. 167. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.02.070
  3. He R., Schierning G., Nielsch K. // Adv. Mater. Technol. 2018. V. 3. Iss. 4. P. 1700256. https://doi.org/10.1002/admt.201700256
  4. Shi X.-L., Zou J., Chen Z.-G. // Chem. Rev. 2020. V. 120. № 15. P. 7399. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00026
  5. Lv S., Qian Z., Hu D., Li X., He W. // Energies. 2020. V. 13. № 12. P. 3142. https://doi.org/10.3390/en13123142
  6. Urban J.J., Menon A.K., Tian Z., Jain A., Hippalgaonkar K. // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. Iss. 18. P. 180 902. https://doi.org/10.1063/1.5092525
  7. He J., Tritt T.M. // Science. 2017. V. 357. Iss. 6358. P. eaak9997. https://doi.org/10.1126/science.aak9997
  8. Sherchenkov A.A., Shtern Yu.I., Mironov R.E., Shtern M.Yu., Rogachev M.S. // Nanotechnologies in Russia. 2015. V. 10. № 11–12. P. 827. https://doi.org/10.1134/S1995078015060117
  9. Twaha S., Zhu J., Yan Y., Li B. // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2016. V. 65. P. 698. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.07.034
  10. Liu W., Bai S. // J. Materiomics. 2019. V. 5. Iss. 3. P. 321. https://doi.org/10.1016/j.jmat.2019.04.004
  11. Tang H., Bai H., Yang X., Cao Y., Tang K., Zhang Z., Chen S., Yang D., Su X., Yan Y., Tang X. // J. Alloy. Compd. 2021. V. 896. P. 163090. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.163090
  12. Vikhor L.M., Anatychuk L.I., Gorskyi P.V. // J. Appl. Phys. 2019. V. 126. Iss. 16. P. 164503. https://doi.org/10.1063/1.5117183
  13. Joshi G., Mitchell D., Ruedin J., Hoover K., Guzman R., McAleer M., Wood L., Savoy S. // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 7. Iss. 3. P. 479. https://doi.org/10.1039/C8TC03147A
  14. Shtern M.Yu., Karavaev I.S., Shtern Y.I., Kozlov A.O., Rogachev M.S. // Semiconductors. 2019. V. 53. № 13. P. 1848. https://doi.org/10.1134/S1063782619130177
  15. Shtern M., Rogachev M., Shtern Y., Gromov D., Kozlov A., Karavaev I. // J. Alloys Compd. 2021. V. 852. P. 156 889. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156889
  16. Штерн М.Ю., Козлов А.О., Штерн Ю.И., Рогачев М.С., Корчагин Е.П., Мустафоев Б.Р., Дедкова А.А. // Физика и техника полупроводников. 2021. Вып. 12. С. 1097. https://doi.org/10.21883/FTP.2021.12.51689.01
  17. Korchagin E., Shtern M., Petukhov I., Shtern Y., Rogachev M., Kozlov A., Mustafoev B. // J. Electronic Mater. 2022. V. 51. P. 5744. https://doi.org/10.1007/s11664-022-09860-9
  18. Gromov D.G., Shtern Yu.I., Rogachev M.S., Shulyat’ev A.S., Kirilenko E.P., Shtern M.Yu., Fedorov V.A., Mikhailova M.S. // Inorg. Mater. 2016. V. 52. № 11. P. 1132. https://doi.org/10.1134/S0020168516110030
  19. Штерн М.Ю. // Физика и техника полупроводников. 2021. Вып. 12. С. 1105. https://doi.org/10.21883/FTP.2021.12.51690.02
  20. Sharma P.A., Brumbach M., Adams D.P., Ihlefeld J.F., Lima-Sharma A.L., Chou S., Sugar J.D., Lu P., Michael J.R., Ingersoll D. // AIP Adv. 2019. V. 9. Iss. 1. P. 015 125. https://doi.org/10.1063/1.5081818
  21. Chen L.-W., Wang C., Liao Y.-C., Li C.-L., Chuang T.-H., Hsueh C.-H. // J. Alloys Compd. 2018. V. 762. P. 631. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.05.251
  22. Feng H., Zhang L., Zhang J., Gou W., Zhong S., Zhang G., Geng H., Feng J. // Materials. 2021. V. 13. № 5. P. 1130. https://doi.org/10.3390/ma13051130
  23. Chen L., Mei D., Wang Y., Li Y. // J. Alloy. Compd. 2019. V. 796. P. 314. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.293
  24. Korchagin E.P., Shtern M.Yu., Petukhov I.N., Shtern Yu.I., Rogachev M.S., Kozlov A.O., Mustafoev B.R., Dedkova A.A. // Rus. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. P. 536. https://doi.org/10.1134/S1070427222040097
  25. Bonin L., Bains N., Vitry V., Cobley A. // Ultrasonics. 2017. V. 77. P. 61. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.01.021
  26. Sakamoto T., Taguchi Y., Kutsuwa T., Ichimi K., Kasatani S., Inada M. // J. Electronic Mater. 2016. V. 45. P. 1321. https://doi.org/10.1007/s11664-015-4022-z
  27. Kashi S., Keshavarz M.K., Vasilevskiy D., Masut R.A., Turenne S. // J. Electronic Mater. 2012. V. 41. P. 1227. https://doi.org/10.1007/s11664-011-1895-3
  28. Shtern Y.I., Mironov R.E., Shtern M.Y., Sherchenkov A.A., Rogachev M.S. // Acta Physica Polonica A. 2016. V. 129. № 4. P. 785. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.129.785
  29. Zhu X., Cao L., Zhu W., Deng Y. // Adv. Mater. Interfaces. 2018. V. 5. Iss. 23. P. 1801279. https://doi.org/10.1002/admi.201801279
  30. Gupta R.P., Xiong K., White J.B., Cho K., Alshareef H.N., Gnade B.E. // J. Electrochem. Soc. 2010. V. 157. № 6. P. H666. https://doi.org/10.1149/1.3385154
  31. Liu W., Wang H., Wang L., Wang X., Joshi G., Chen G., Ren Zh. // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. Iss. 42. P. 13 093. https://doi.org/10.1039/c3ta13456c
  32. De Boor J., Gloanec C., Kolb H., Sottong R., Ziolkowsk P., Mueller E. // J. Alloy. Compd. 2015. V. 632. P. 348. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.01.149
  33. Ferrario A., Battiston S., Boldrini S., Sakamoto T., Miorin E., Famengo A., Miozzo A., Fiameni S., Iida T., Fabrizio M. // Materials Today: Proceedings. 2015. V. Iss. 2. P. 573. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.05.078
  34. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984. 456 с.
  35. Штерн М.Ю., Караваев И.С., Рогачев М.С., Штерн Ю.И., Мустафоев Б.Р., Корчагин Е.П., Козлов А.О. // Физика и техника полупроводников. 2022. Вып. 1. С. 31. https://doi.org/10.21883/FTP.2022.01.51808.24
  36. Shtern M.Yu., Sherchenkov A.A., Shtern Yu.I., Rogachev M.S., Babich A.V. // Nanobiotechnol. Rep. 2021. V. 16. № 3. P. 363. https://doi.org/10.1134/S2635167621030174
  37. Dmitriev A.V., Zvyagin I.P. // Physics-Uspekhi. 2010. V. 53. № 8. P. 789. https://doi.org/10.3367/UFNe.0180.201008b.0821
  38. Tan G., Zhao L.-D., Kanatzidis M.G. // Chem. Rev. 2016. V. 116. № 19. P. 12123. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00255
  39. Liu W., Wang H., Wang L., Wang X., Joshi G., Chen G., Ren Z. // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. P. 13093. https://doi.org/10.1039/C3TA13456C
  40. Свиридов В.В. Химическое осаждение металлов из водных растворов. Минск: Университет, 1987. 243 с.
  41. Мамаев В.И. Функциональная гальванотехника: учебное пособие. Киров: ФГБОУ ВПО “ВятГУ”, 2013. 208 с.
  42. Гамбург Ю.Д. Гальванические покрытия. Справочник по применению. М.: Техносфера, 2006. 216 с.
  43. Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении / М.: Машиностроение, 1991. 384 с.
  44. Gamburg Y.D., Zangari G. Theory and practice of metal electrodeposition. New York: Springer, 2011. 378 p.

Дополнительные файлы


© М.Ю. Штерн, А.А. Шерченков, Ю.И. Штерн, М.С. Рогачев, Е.П. Корчагин, 2023