Создание и исследование оптически прозрачных наноструктурированных материалов на основе полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубок и оксидных нанослоев с высокими термоэлектрическими свойствами.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-72-10079

НазваниеСоздание и исследование оптически прозрачных наноструктурированных материалов на основе полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубок и оксидных нанослоев с высокими термоэлектрическими свойствами.

Руководитель Тамбасов Игорь Анатольевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" , Красноярский край

Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-203 - Поверхность и тонкие пленки

Ключевые слова Полупроводниковые одностенные углеродные нанотрубки, оксидные тонкие пленки, термоэлектрические преобразователи, магнетронное напыление, транспортные свойства

Код ГРНТИ29.19.16

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Создание и исследования новых материалов, в контексте их потенциального использования в новых альтернативных источниках энергии, является мировой научно-технической проблематикой. Среди таких источников энергии термоэлектрические преобразователи занимают значительную долю. Такие преобразователи способны преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Тепловая энергия присутствует повсеместно от солнечного излучения, от тепловых потерь промышленных предприятий, от тепловых потерь теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и т.д. По этой причине многие ученные и инженеры сосредоточены на создании и исследовании материалов с высокими термоэлектрическими свойствами. Настоящий проект нацелен на создание и исследования тонкопленочных композитных пленок на основе полупроводниковых (металлических) одностенных углеродных нанотрубок и оксидных нанослоев с высокими термоэлектрическими характеристиками. Кроме того, в рамках настоящего проекта подразумевается создать тонкопленочный прототип термоэлектрического преобразователя. Научной новизной проекта является использование разделенных полупроводниковых и металлических одностенных углеродных нанотрубок и оксидных нанослоев для создания материалов с дырочной или электронной проводимостью соответственно. Как правило, современные мировые ученые отделяют исследования пленок одностенных углеродных нанотрубок от исследований тонких оксидных пленок. По этой причине настоящий проект приобретает дополнительную научную новизну по отношению к мировой тенденции. В настоящем проекте для создания наноструктурированных материалов с высокими термоэлектрическими характеристиками будут применятся три актуальных и признанных подхода. Первый подход заключается в использовании разделённых полупроводниковых и металлических одностенных углеродных нанотрубок для создания новых композитных материалов. Здесь стоит отметить, что использование только полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубок на порядок увеличивает коэффициент термо-ЭДС. Второй подход основан на том, что для значительного улучшения термоэлектрической добротности требуется снизить коэффициент теплопроводности. Уменьшение коэффициента теплопроводности будет происходить за счет рассеяния тепловых фононов на неоднородностях сопоставимых по размерам с длинами волн фононов. Материалы на основе оксидных слоев и одностенных углеродных нанотрубок будут иметь неоднородности из тех же самых одностенных углеродных нанотрубок, диаметр которых сопоставим с длинами волн тепловых фононов. Кроме того, одностеные углеродные нанотрубки будут образовывать пучки, на которых также будет происходить рассеяние тепловых фононов. Третий подход основан на регулировании уровня Ферми в тонких композитных пленках за счет подбора оксидного нанослоя, температуры отжига оксидного нанослоя и возможно за счет подбора оптимального отношения полупроводниковых и металлических одностенных углеродными нанотрубок. Стоит заметить, что от регулирования уровня Ферми сильно зависит коэффициент термо-ЭДС в материалах. Таким образом в настоящем проекте отражены научная проблема, научная новизна и актуальные подходы решения научной проблемы. В конечном счёте проект обладает весомыми составляющими для его успешного выполнения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Тамбасов И.А., Воронин А.С., Евсевская Н.П., Волочаев М.Н., Фадеев Ю.В., Крылов А.С., Александровский А.С., Лукьяненко А.В., Абелян С.Р., Тамбасова Е.В. Структурные и термоэлектрические свойства оптически прозрачных тонких пленок на основе одностенных углеродных нанотрубок Физика твердого тела, том 60, вып. 12. стр. 2456-2462 (год публикации - 2018)
10.21883/FTT.2018.12.46739.086

2. Тамбасов И.А., Воронин А.С., Евсевская Н.П., Волочаев М.Н., Александровский А.С., Абелян С.Р., Тамбасова Е.В. Thermoelectric properties of optically transparent thin films based on single-walled carbon nanotubes The Fourth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials. Proceedings., стр. 88-89 (год публикации - 2018)

3. Тамбасов И.А., Воронин А.С., Евсевская Н.П., Волочаев М.Н., Фадеев Ю.В., Симунин М.М., Александровский А.С., Смолярова Т.Е., Абелян С.Р., Тамбасова Е.В., Горнаков М.О., Еремина В.А., Кузнецов Ю.М., Дорохин М.В., Образцова Е.Д. Thermoelectric properties of low-cost transparent single wall carbon nanotube thin films obtained by vacuum filtration Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures (год публикации - 2019)

4. Тамбасов И.А., Волочаев М.Н. , Воронин А.С., Евсевская Н.П., Масюгин А.Н., Александровский А.С., Смолярова Т.Е., Немцев И.В., Бондаренко Г.Н., Тамбасова Е.В. Структурные, оптические и термоэлектрические свойства тонких ZnO:Al пленок, полученных атомно-слоевым осаждением Физика твердого тела (год публикации - 2019)

5. И.А. Тамбасов, А.С. Воронин, Н.П. Евсевская, М.Н. Волочаев, Ю.В. Фадеев, А.С. Крылов, А.С. Александровский, А.В. Лукьяненко, С.Р. Абелян, Е.В. Тамбасова Структурные и термоэлектрические свойства оптически прозрачных тонких пленок на основе одностенных углеродных нанотрубок Физика твердого тела (год публикации - 2018)

Публикации