Зразок роботи
Термостимульований розряд (ТСР) — це процес вивільнення електричних зарядів з матеріалу при його нагріванні. Коли матеріал, в якому накопичилися заряди (наприклад, через попереднє опромінення або нагрівання), піддається підвищенню температури, ці заряди можуть "розрядитися", тобто перейти з пасток у матеріалі до зони провідності. Це призводить до появи електричного струму, який можна виміряти.
Величина термостимульованого розряду залежить від того, як домішки розташовані в матеріалі та які енергетичні рівні вони створюють. Домішкові рівні визначають температурні діапазони, в яких ТСР досягає максимуму під час розряду гомозаряду. Це означає, що потрібно контролювати домішки, оскільки неконтрольовані дефекти в матеріалі можуть змінити енергетичні рівні іонів. Коли зразки нагріваються до температури, при якій починається генерація електрорушійної сили (ЕРС), в зоні провідності досягається критична концентрація електронів, збуджених з домішкових рівнів. Ці рівні нерівномірно розподілені, і достатня концентрація електронів може екранувати кулонівський потенціал іонів, що призводить до їх переходу в інший стан. Якщо "гостьові" іони розподілені нерівномірно, виникають великі градієнти концентрації електронів, що створює електрорушійну силу.
Коли іони домішок розташовуються на такій відстані один від одного, що їх вплив на електрони провідності стає однаковим. Тоді починається генерація електричної рушійної сили. Температура, при якій це відбувається, залежить від кількості цих іонів. Якщо їх багато, то цей процес може початися навіть при кімнатній температурі.
Інтеркаляційні методи, які ґрунтуються на моделі стадійного ешелонування, дозволяють створювати структури з потрібними градієнтами, що дозволяє досягти високих значень ЕРС. Але важливо зауважити, що нерівність в залежності напруги від температури може свідчити про складний механізм генерування ЕРС.
З’ясована в попередніх розділах наявність у синтезованих наноструктурах енергетичного рельєфу, що містить екрановані просторовим зарядом квантові ями дає підстави очікувати виникнення електретного стану.
Електретний стан - це коли речовина (наприклад, напівпровідник) стає електрично зарядженою після того, як до неї додають іншу речовину (інтеркалянт), яка вбудовується між молекулами. Це відбувається через те, що інтеркалянт потрапляє в глибокі потенціальні ями між молекулами речовини, що мають зв'язки типу ван-дер-ваальса. Цей процес супроводжується захопленням електронів і утворенням заряджених областей. Це може спостерігатися навіть у одній і тій же речовині. Коли речовина знаходиться у цьому стані, вона може генерувати електричний струм, особливо при певній температурі. Сучасні конденсатори ґрунтуються на подібних явищах поляризації електричних зарядів, що виникають між електродами та електролітом. Але існують обмеження, такі як низькі значення ємності та напруги одиничного елементу.
Усунути вказані недоліки можна за допомогою створення накопичувальних конденсаторів шляхом інтеркаляційного кристалодизайну. Він полягає у формуванні інтеркалатних наноструктур за наступною трьохстадійною схемою “кристалоінженерії” (рис. 1). На першій стадії у вихідну матрицю впроваджується нітрит натрію методом прямого експонування в його розплаві напівпровідникового монокристалу при температурі 300 0С впродовж 5-10 хвилин. В результаті n-cтадійного упорядкування відстань між відповідними шарами суттєво зростає (рис. 1).
Магістр