Само распространяющийся высокотемпературный синтез объёмного полупроводника

Опубликована 02.07.2021 года.

Ссылка: Само распространяющийся высокотемпературный синтез полупроводника для термоэлектрической генерации электричества .

Предлагается простейшая технология изготовления объёмных полупроводников для термоэлектрического элемента термоэлектрического генератора с энергетическим выходом 0,2 вольт на 100 градусов.

Полупроводниковый термоэлемент состоит из двух полупроводниковых «таблеток» p-типа и n-типа, не образующих p-n–переход, которые соединены между собой.

          Каждая «таблетка» синтезирована методом СВС. Одна «таблетка» — из оксида меди и алюминиевой пудры, вторая «таблетка» — из медного купороса и алюминиевой пудры.

Технология изготовления следующая:

Реактивы:

1) Медный купорос. 

2) Натрий двууглекислый  или обыкновенная пищевая сода

3)  Алюминиевая пудра.

4) Железный купорос

СВС “таблетки” из медного купороса.

          Порошок медного купороса перетирается в ступе до пылевидной структуры.  Смешивается с алюминиевой пудрой.

Изготавливаем несколько смесей в следующей пропорции (оксид меди: оксид алюминия) 90:10, 87:13, 84:16, 82:18. Это необходимо для экспериментов с получением максимального термо ЭДС для определённого диапазона  температур.

Смесь засыпается в стальную толстостенную трубку диаметром 8 мм и прессуется сверху ударами болта М8. Получается классическая достаточно прочная “таблетка” из спрессованной реакционной смеси  для СВС.   Затем сверху таблетки газовой горелкой инициируется протекание скоростного высокотемпературного синтеза. СВС в данном случае протекает послойно сверху вниз совершенно спокойно без образования пор, разрыхлений и т.п., в полной противоположности  классической алюмотермии, примером которой является обыкновенный бенгальский огонь.

СВС “таблетки”  из оксида меди.

 Оксид меди изготавливается из медного купороса классическим способом. Берётся  отдельно сода и купорос в пропорции 1:1 по весу.  Далее медный купорос растворяется в воде. Затем в воду добавляется сода. Начнется бурное вспенивание раствора и выделение углекислого газа.   Отделяем наш осадок от раствора путем фильтрации (отжимать марлей). Полученный густой продукт небесно-голубого цвета “размазывается ” по стальному листу и прокаливается сверху газовой горелкой до образования чёрного порошка.  Получается чистый оксид меди.

Полученный порошок из оксида меди перетирается в ступе до пылевидной структуры.  Смешивается с алюминиевой пудрой.

Изготавливаем несколько смесей в следующей пропорции (оксид меди: оксид алюминия) 90:10, 87:13, 84:16, 82:18. Это необходимо для экспериментов с получением максимального термо ЭДС для определённого диапазона  температур.

Смесь засыпается в стальную толстостенную трубку диаметром 8 мм и прессуется сверху ударами болта М8. Получается классическая достаточно прочная “таблетка” из спрессованной реакционной смеси  для СВС.   Затем сверху таблетки газовой горелкой инициируется протекание скоростного высокотемпературного синтеза. СВС в данном случае протекает послойно сверху вниз совершенно спокойно без образования пор, разрыхлений и т.п., в полной противоположности как при классической алюмотермии, примером которой является обыкновенный бенгальский огонь.

СВС “таблетки”  из оксида железа.

 Оксид железа изготавливается из железного купороса классическим способом.

Берётся  отдельно сода и купорос в пропорции 1:1 по весу.  Далее железный  купорос растворяется в воде. Затем в воду добавляется сода. Начнется бурное вспенивание раствора и выделение углекислого газа.  Отделяем осадок от раствора путем фильтрации (отжимать марлей). Полученный густой продукт зеленоватого цвета “размазывается ” по стальному листу и прокаливается сверху газовой горелкой до образования чёрного порошка.  Получается чистый оксид железа.

Полученный порошок из оксида железа перетирается в ступе до пылевидной структуры.  Смешивается с алюминиевой пудрой.

Изготавливаем несколько смесей в следующей пропорции (оксид железа: оксид алюминия) 90:10, 87:13, 84:16, 82:18. Это необходимо для экспериментов с получением максимального термо ЭДС для определённого диапазона  температур.

Смесь засыпается в стальную толстостенную трубку диаметром 8 мм и прессуется сверху ударами болта М8. Получается классическая достаточно прочная “таблетка” из спрессованной реакционной смеси  для СВС.   Затем сверху таблетки газовой горелкой инициируется протекание скоростного высокотемпературного синтеза. СВС в данном случае протекает послойно сверху вниз совершенно спокойно без образования пор, разрыхлений и т.п., в полной противоположности как при классической алюмотермии, примером которой является обыкновенный бенгальский огонь.

Рис. № 1. Само распространяющийся высокотемпературный синтез  (СВС)

Рис. № 2. Объёмные полупроводники, полученные СВС.

 Известно, что по виду проводимости полупроводники подразделяют на n-тип и р-тип. У чистых или собственных полупроводников концентрация электронов и дырок одинакова. Электропроводимость собственного (беспримесного) полупроводника очень низка.

Чтобы превратить собственный полупроводник в примесный, необходимо ввести в его кристаллическую решетку некоторое количество специально подобранной химической добавки, т.е. осуществить легирование полупроводника.
Примеси создают ряд энергетических уровней в запрещенной зоне. В результате вероятность образования электронно-дырочных пар при температуре возбуждения оказывается значительно более высокой, чем в собственном полупроводнике.

В таких полупроводниках электрическая проводимость осуществляется в основном за счет носителей зарядов одного знака – электронов или дырок. Чтобы обеспечить электронную или дырочную проводимость, достаточно, как правило, ввести один атом соответствующей примеси на  атомов собственного полупроводника. 

ВЫВОД:

Показана возможность получения объёмных полупроводниковых материалов методом само распространяющегося высокотемпературного синтеза.

Технология само распространяющегося высокотемпературного синтеза позволяет получать объёмные полупроводники N и P типа любой формы в зависимости от химического состава легирующих примесей в порошковой смеси для СВС