CC BY
21ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАРШРУТЫ TECHNOLOGICAL PROCESSES AND ROUTES
Научная статья УДК 546.2:537.322
doi:10.24151/1561-5405-2022-27-5-591-602
Разработка процесса фотолитографии для изготовления гибкого тонкопленочного термоэлектрического генератора
Д. Ю. Терехов, Д. В. Пепеляев, А. О. Якубов, А. В. Бабич, А. А. Шерченков
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
gsm.ads@yandex.ru
Аннотация. Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) характеризуются высокой надежностью, длительным сроком эксплуатации и не требуют обслуживания. Гибкие ТЭГ могут стать альтернативой химическим источникам тока. Разработка технологии фотолитографии с использованием компьютерно-перестраиваемого фотошаблона (электронного фотошаблона) для изготовления гибких тонкопленочных ТЭГ - актуальная задача. В работе представлен стенд для проведения экспонирования рисунка на фоторезист без изготовления фотошаблона. Показано, что стенд позволяет формировать элементы с минимальным размером 50 х 50 мкм. Для формирования ветвей термоэлементов p- и «-типа гибкого тонкопленочного ТЭГ использованы материалы Ge2Sb2Te5 и Bi2Teз соответственно. По результатам исследования температурных зависимостей электропроводности и коэффициента термоЭДС установлено, что фактор мощности тонких пленок Б12Те3 и Ge2Sb2Te5 слабо зависит от температуры в исследованных диапазонах и составляет при комнатной температуре 2,9 и 3,0 мВт/мК-2 для В^Те3 и Ge2Sb2Te5 соответственно. По результатам исследования адгезии для формирования гибкого тонкопленочного ТЭГ выбрана полиимид-ная подложка и контактная система на основе токопроводящего слоя Си и барьерного подслоя №. Разработан технологический процесс и изготовлен гибкий тонкопленочный ТЭГ с вертикальным расположением ветвей термоэлементов. Для формирования топологических рисунков всех слоев проведена взрывная фотолитография с использованием разработанного стенда для экспонирования рисунка на фоторезист.
Ключевые слова: технология тонкопленочных термоэлементов, стенд для экспонирования рисунка, процесс фотолитографии, гибкий тонкопленочный термоэлектрический генератор
© Д. Ю. Терехов, Д. В. Пепеляев, А. О. Якубов, А. В. Бабич, А. А. Шерченков, 2022
Финансирование работы: работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 18-79-10231).
Для цитирования: Разработка процесса фотолитографии для изготовления гибкого тонкопленочного термоэлектрического генератора / Д. Ю. Терехов, Д. В. Пепеляев, А. О. Якубов и др. // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 5. С. 591-602. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-5-591-602
Original article
Development of the photolithography process for the fabrication of flexible thin film thermoelectric generator
D. Yu. Terekhov, D. V. Pepelyaev, A. O. Yakubov, A. V. Babich, A. A. Sherchenkov
National Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia gsm.ads@yandex.ru
Abstract. The thermoelectric generators (TEG) are characteristic of high reliability, long term operation and require no maintenance. Flexible TEG can be the alternative to chemical current sources. The development of the technology of computer-tunable photomask for the fabrication of flexible thin film TEG is the relevant objective. In this work, a setup for pattern exposure on a photoresist without preparing a photomask is presented. It was demonstrated that the developed setup allows forming elements with a minimum size of 50 x 50 цт2. Ge2Sb2Te5 and Bi2Te3 thermoelectric materials were used for the formation of the p- and n-type legs, respectively, in the flexible thin film TEG. Results of the investigations of the temperature dependences of electrical conductivity and Seebeck coefficient for the Bi2Te3 and Ge2Sb2Te5 thin films were used to calculate the power factor. It was found that power factors for these films are weakly dependent on temperature in the studied temperature ranges and at room temperature are equal to 2.9 and 3.0 mW/mK-2 for Bi2Te3 and Ge2Sb2Te5, respectively. Based on the results of the adhesion study, a polyimide substrate and a contact system based on a conducting Cu layer and a Ni barrier sublayer were chosen for the fabrication of the flexible thin film TEG. A technological process has been developed and a flexible thin film TEG with a vertical arrangement of thermoelement legs has been fabricated. For the formation of the topological patterns for all layers, explosive photolithography (5 photolithography processes) was carried out using the developed setup for pattern exposure on the photoresist.
Keywords: thin film thermoelements technology, setup for pattern exposure, photolithography process, flexible thin film thermoelectric generator
Funding: the work has been supported by the Russian Science Foundation (project No. 18-79-10231).
For citation: Terekhov D. Yu., Pepelyaev D. V., Yakubov A. O., Babich A. V., Sherchenkov A. A. Development of the photolithography process for the fabrication of flexible thin film thermoelectric generator. Proc. Univ. Electronics, 2022, vol. 27, no. 5, pp. 591-602. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-5-591-602
Введение. Термоэлектрические генераторы (ТЭГ), работающие на эффекте Зеебе-ка, имеют высокую надежность, длительный срок эксплуатации, не требуют обслуживания и применяются для электроснабжения отдельных удаленных потребителей, сигнальных устройств, бортового электроснабжения межпланетных космических аппаратов [1, 2]. На основе ТЭГ реализуется один из самых экологически чистых методов преобразования энергии, что вызывает повышенный интерес к ним как к альтернативным источникам энергии в связи с влиянием ископаемого топлива на окружающую среду [3].
Развитие беспроводных технологий, портативной и носимой электроники привело к росту потребностей в использовании миниатюрных источников энергии, способных длительное время обеспечивать электроэнергией электронные устройства. Для питания подобных устройств в настоящее время применяются химические источники тока, являющиеся самыми габаритными элементами устройств и при этом требующие периодической замены ввиду ограниченного срока эксплуатации. Кроме того, существует экологическая проблема утилизации химических источников тока. Альтернативой используемым химическим источникам тока могут стать разрабатываемые в настоящее время гибкие ТЭГ. Они в определенных пределах принимают неплоскую форму, что позволяет применять их для утилизации тепла живого организма, в том числе человеческого тела [4], а также в различных устройствах со сложной поверхностью [5]. В таких ТЭГ для преобразования в электричество могут использоваться тепловые потоки низкой интенсивности. Гибкие носимые ТЭГ могут применяться в качестве источников питания для высокотехнологичных интеллектуальных систем, приборов бытового и медицинского назначения, например телефонов, смарт-часов, радио-, видео-, аудио- и фотоустройств, фитнес-браслетов, медицинских датчиков и т. д.
При использовании тонких пленок для изготовления гибких носимых ТЭГ возможно создание миниатюрных термоэлектрических генераторов и применение дешевой рулонной технологии [6, 7]. Технология изготовления таких ТЭГ совместима с технологией микроэлектроники, однако на сегодняшний день она не отработана. Кроме того, широкое распространение тонкопленочных ТЭГ сдерживается ввиду низкой эффективности применяемых термоэлектрических материалов (ТЭМ), требуется поиск специфических низкотемпературных ТЭМ высокой эффективности. Следует отметить, что до настоящего времени, несмотря на многочисленные исследования, твердые растворы на основе Bi2Te3 и Sb2Te3 остаются наилучшими низкотемпературными ТЭМ и имеют самые высокие значения безразмерной термоэлектрической добротности 2Т = 1 в области температур 200-600 К [8]. В то же время для изготовления гибких и пленочных ТЭГ применяются халькогенидные полупроводники системы Ge-Sb-Te. В работах [9, 10] отмечается высокий потенциал использования Ge2Sb2Te5 в качестве низкотемпературного ТЭМ р-типа.
Существует также проблема, связанная с тем, что тепловой поток в обычных тонкопленочных ТЭГ направлен перпендикулярно плоскости пленки. Это существенно ограничивает возможность увеличения градиента температур, определяющего величину вырабатываемой электрической мощности [11]. Важная задача в данном случае - повышение плотности упаковки элементов для увеличения вырабатываемой мощности гибкого ТЭГ. В связи с этим изготовление гибких носимых ТЭГ с вертикальным расположением ветвей термоэлементов обусловлено необходимостью поиска оптимальной конструкции термоэлектрического устройства и отработки технологии их изготовления. Отсюда возникает проблема разработки технологии формирования элементов ТЭГ с использованием фотолитографии. На этапе отработки технологии и изготовления ма-
кетов гибких ТЭГ процессы фотолитографии являются дорогостоящими, для них характерны и длительные технологические этапы, требующие нескольких итераций при изготовлении фотошаблонов. Применение методов проекционной фотолитографии позволяет оперативно, без фотошаблонов, формировать необходимый топологический рисунок.
Цель настоящей работы - разработка технологии фотолитографии с использованием компьютерно-перестраиваемого фотошаблона для изготовления гибкого тонкопленочного термоэлектрического генератора с вертикальным расположением ветвей термоэлементов на основе слоев Ое^Ь2Те5 и В^Те3 p- и п-типа соответственно.
Методика эксперимента. Формирование пленок Ge2Sb2Te5 р-типа осуществляли методом магнетронного распыления мишени из поликристаллического Ge2Sb2Te5. Процесс проводили в атмосфере аргона при давлении 5,810-1 Па, расходе Аг ~0,6 л/ч. Толщина пленки составляла 1 мкм. Слой В12Те3 также осаждали методом магнетронного распыления; толщина пленки 1 мкм. Исследование температурных зависимостей электропроводности и коэффициента термоЭДС проводили на разработанном стенде в диапазоне температур от комнатной до 300 °С для тонких пленок Ge2Sb2Te5 и от комнатной до 100 °С для тонких пленок В^Те3.
При формировании гибкого тонкопленочного ТЭГ необходимо обеспечить высокую адгезию коммутационной матрицы. Адгезия коммутационных слоев является лимитирующим фактором, определяющим механическую прочность термоэлемента в целом. Особенно важно обеспечение высокой адгезии в гибких тонкопленочных ТЭГ, которые могут подвергаться многократным нагрузкам на изгиб. Для изготовления то-копроводящих слоев выбрана медь (Си), имеющая высокую проводимость. Для повышения адгезии тонких пленок Си к прилегающим слоям использовали буферный подслой никеля (N1). Кроме того, у N1 высокие барьерные свойства, препятствующие диффузии Си в термоэлектрический материал. С использованием динамометра РСЕ-БМ50 проведено исследование адгезии тонких пленок Си и N1 к следующим подложкам: окисленная кремниевая подложка ситалл (СТ50-1-1-0,6), полиимид. Для увеличения рабочего диапазона прикладываемых усилий до 12,5 кгс на динамометре РСЕ-БМ50 использован блок, позволяющий увеличивать прикладываемое усилие в два раза. Все указанные подложки с нанесенным слоем металла методом магнетрон-ного распыления через маску приклеивали к алюминиевому основанию цианоакрилат-ным клеем. К слою металла в виде круга диаметром 1,8 мм приклеивали металлический штамп, подсоединенный к динамометру с помощью медной проволоки.
Для формирования элементов ТЭГ с помощью фотолитографии разработан рабочий настольный макет установки контактной фотолитографии с использованием компьютерно-перестраиваемого фотошаблона - стенд, обеспечивающий рабочее проекционное поле размером 120 960 х 68 049 мкм с предельным разрешением 50 х 50 мкм. Схема стенда для экспонирования рисунка на фоторезист представлена на рис. 1, общий вид стенда показан на рис. 2.
Блок засветки содержит матрицу светодиодов с длиной волны излучения 395-400 нм и пиковой мощностью 100 Вт, установленную на обдуваемом алюминиевом радиаторе. Концентрация светового потока обеспечивается короткофокусной конденсорной линзой, размещенной над светодиодной матрицей на расстоянии ~1 мм. Линза выполнена из полиметилметакрилата (ПММА) и обеспечивает пропускание более 70 % излучаемого светового потока. Блок формирования и проецирования рисунка включает в себя линзу Френеля из ПММА, обеспечивающую коллимацию светового потока и равномерное освещение всего поля изображения. Полупрозрачный жидкокристаллический
Рис. 1. Схема стенда для экспонирования рисунка на фоторезист (размеры даны в миллиметрах) Fig. 1. Scheme of the stand for exposing the pattern to the photoresist (the dimensions are given in millimeters)
Рис. 2. Общий вид стенда для экспонирования рисунка Fig. 2. General view of the stand for exposing the picture
дисплей установлен над линзой Френеля. Дисплей выполняет роль компьютерно-перестраиваемого фотошаблона. Блок управления дисплеем подключается к персональному компьютеру посредством HDMI (High Definition Multimedia Interface). Зонды на магнитных держателях обеспечивают фиксацию экспонируемых образцов. Блок видеоконтроля включает в себя видеокамеру USB CMOS с разрешением 2 Мп и объектив, обеспечивающий фокусирование на пластинах с различными геометрическими размерами.
Подложки с нанесенным фоторезистом установлены на поверхность дисплея и зафиксированы с помощью прижимных зондов. Образцы установлены тыльной стороной наружу, а совмещение рисунка проведено с помощью видеокамеры по внешним меткам на дисплее и краю подложки. При этом точность совмещения рисунка снижается незначительно.
Результаты и их обсуждение. По результатам исследования температурных зависимостей электропроводности и коэффициента термоЭДС рассчитаны температурные зависимости фактора мощности
(PF = S а, где S - коэффициент термоЭДС; а - электропроводность) для тонких пленок Bi2Te3 и Ge2Sb2Te5. Установлено, что фактор мощности для тонкопленочных образцов Bi2Te3 и Ge2Sb2Te5 слабо зависит от температуры в исследованных диапазонах температур и составляет 2,9 и 3,0 мВт/м-К-2 для Bi2Te3 и Ge2Sb2Te5 соответственно при комнатной температуре. В таблице представлены результаты измерения электропроводности, коэффициента термоЭДС и фактора мощности для тонких пленок Bi2Te3 и Ge2Sb2Te5 при комнатной температуре.
Значения параметров тонких пленок Bi2Te3 и Ge2Sb2Te5 при комнатной температуре Electrical conductivity а, thermopower factor S and power factor PF for Bi2Te3 and Ge2Sb2Te5 thin films at room temperature
Состав а, Ом !-м 1 S, мкВ/К PF, мкВт/м-К2
Bi2Te3 1180 -152,2 27
Ge2Sb2Te5 2670 227,6 140
Исследование адгезии тонких пленок металлов показало, что слои Си толщиной
1 мкм имеют высокую адгезионную прочность к полиимидной подложке (170 кгс/см ).
Для слоев N1 получены следующие значения адгезионной прочности: к полиимидной
2 • 2 „ подложке 200 кгс/см , к подложке 81/8Ю2 140 кгс/см , к ситалловой подложке
100 кгс/см . Проведен отжиг образцов при температуре 150 °С в течение 5 ч в атмосфере Аг, который не привел к изменению адгезионных свойств и проводимости пленок. С учетом полученных результатов для формирования гибкого тонкопленочного ТЭГ выбраны полиимидная подложка и контактная система на основе токопроводящего слоя Си и барьерного подслоя №.
Согласно температурным зависимостям электропроводности и коэффициента термоЭДС для тонких пленок В^Те3 и Ge2Sb2Te5 сначала была отработана более простая технология формирования и изготовлен макет гибкого тонкопленочного ТЭГ с горизонтальным расположением ветвей р- и и-типа на основе тонких пленок В^Те3 и Ое^Ь2Те5. По результатам моделирования ТЭГ разработаны и выполнены три варианта макетов ТЭГ с горизонтальным расположением ветвей термоэлементов, отличающиеся различной длиной их рабочей зоны - 1,2; 5; 10 мм. На рис. 3 схематически представлена структура трех ТЭГ, формируемых одновременно на полиимидной подложке.
Рис. 3. Структура гибкого пленочного ТЭГ с горизонтальным расположением термоэлектрических ветвей Fig. 3. The structure of a flexible film thermoelectric generator with a horizontal arrangement of thermoelectric legs
Для изготовления ТЭГ использовали полиимидную подложку толщиной 200 мкм и размером 45 х 55 мм2, на которую наносили три структуры тонкопленочных ТЭГ. Гибкий пленочный ТЭГ содержит восемь термоэлементов, соединение которых обеспечивается расположенной ниже на подложке коммутационной матрицей. Изготовление ТЭГ осуществляли следующим образом. Проводили отмывку полиимидной подложки в растворе Каро, для приготовления которого использовали перекись водорода H2O2 и серную кислоту H2SO4 в пропорции 1:1. В приготовленный раствор при температуре кипения помещали полиимидные подложки. Время отмывки составляло 40 мин. По истечении времени подложки промывали в деионизованной воде и сушили в парах изо-пропилового спирта.
Далее проводили ламинирование подложки - накатку пленочного фоторезиста на отмытую подложку. Ламинирование подложки осуществляли пленочным фоторезистом Ordyl Alpha 340 (Италия) толщиной 40 мкм, обеспечивающим минимальное разрешение дорожки 40 мкм и зазора 60 мкм. Для достижения лучшей адгезии при ламинировании температуру подложки поддерживали в диапазоне температур 105-125 °C. Для формирования топологического рисунка коммутационной матрицы методом взрывной фотолитографии проводили засветку фоторезиста на разработанном стенде. При этом мощность, подаваемая на светодиодную матрицу, составляла 65 Вт, время экспонирования рисунка 2 мин. Затем осуществляли задубливание фоторезиста при температуре 95 °С в течение 40-60 мин и его проявление (удаление незасвеченных участков) в водном растворе Na2CO3 (0,8-1,2 %) при температуре 50-60 °С, время проявления 50-60 с. Для удаления остатков Na2CO3 использовали раствор анионактивного и неионогенного ПАВ с последующей отмывкой в деионизованной воде при температуре 100 °С в течение 60 мин и сушкой.
Слой металлизации для формирования коммутационной матрицы осаждали в следующем порядке: основной токопроводящий слой Cu толщиной 1 мкм; барьерный подслой Ni толщиной 200 нм. Последующее удаление фоторезиста в водном растворе NaOH (2,5 %) или водном растворе Na2CO3 (5 %) позволило сформировать методом взрывной фотолитографии рисунок коммутационной матрицы. Для отмывки подложки со сформированным рисунком коммутационной матрицы использовали раствор ПАВ с
последующей промывкой в деионизованной воде и сушкой. С помощью взрывной фотолитографии последовательно формировали рисунки ветвей р- и и-типа. Следует отметить, что после формирования коммутационной матрицы удаление засвеченных участков всех последующих фоторезистов при взрывной фотолитографии проводили с учетом результатов исследования химической стойкости тонких пленок Ое^Ь2Те5 [12] с использованием этилового спирта. Это необходимо для предотвращения разрушения слоя Ge2Sb2Te5.
Гибкий тонкопленочный ТЭГ с горизонтальным расположением ветвей р- и и-типа имеет существенный недостаток, связанный с высоким внутренним сопротивлением (более 40 кОм), которое определяется в основном большой длиной ветвей р- и и-типа и их малой толщиной. Кроме того, результаты проведенного компьютерного моделирования теплообмена в таком пленочном ТЭГ показали, что основной вклад в тепловой поток через термоэлемент вносит подложка [13]. Более перспективным для минимизации сопротивления ветвей термоэлемента и снижения паразитных тепловых потоков через подложку являются пленочные ТЭГ с вертикальным расположением ветвей.
С учетом отработанной технологии изготовления гибкого тонкопленочного ТЭГ с горизонтальным расположением ветвей и результатов его моделирования разработан и изготовлен макет гибкого тонкопленочного ТЭГ с вертикальным расположением ветвей р- и и-типа. ТЭГ содержит 112 термоэлементов, соединение которых обеспечивается нижней и верхней коммутационными матрицами. Структура тонкопленочного термоэлемента с вертикальным расположением ветвей термоэлементов представлена на рис. 4.
Рис. 4. Структура двух ветвей термоэлементов p- и n-типа гибкого тонкопленочного ТЭГ с вертикальным расположением ветвей
термоэлемента
Fig. 4. The structure of two branches of p- and n-type thermoelements of a flexible thin-film TEG with a vertical arrangement of thermoelement
branches
Разработанный технологический процесс, с использованием которого изготовлен гибкий тонкопленочный ТЭГ с вертикальным расположением ветвей термоэлементов, включает в себя следующие этапы: подготовка (отмывка) полиимидной подложки; формирование нижней коммутационной матрицы, ветвей термоэлементов р- и и-типа, межэлементной изоляции и верхнего слоя металлизации (верхняя коммутационная матрица). Для формирования топологических рисунков указанных слоев проводили взрывную фотолитографию (пять процессов) с использованием разработанного стенда для экспонирования рисунка на фоторезист. Для изготовления гибкого тонкопленочного ТЭГ использовали полиимидную подложку размером 60 х 48 мм2, на которую наносили вертикальную структуру гибкого тонкопленочного ТЭГ. Для формирования нижней коммутационной матрицы, термоэлектрических ветвей р- и и-типа и верхней коммутационной матрицы использовали описанные технологические процессы и отра-
ботанные при изготовлении ТЭГ с горизонтальным расположением ветвей. Диэлектрический изолирующий слой толщиной 700 нм осаждали методом реактивного магнетрон-ного распыления Si мишени в атмосфере Ar-O2 (давление 4,0 10-1 Па, содержание O2 10-15 %). Для формирования рисунка изолирующего слоя применяли отработанную технологию взрывной фотолитографии. На рис. 5 представлен сформированный гибкий тонкопленочный ТЭГ с вертикальным расположением ветвей термоэлементов p- и n-типа.
Разработанный и изготовленный гибкий ТЭГ способен генерировать порядка 1 мВ выходного напряжения в режиме холостого хода при касании пальцем. Для дальнейшего увеличения генерируемого напряжения необходимо совершенствование геометрии ТЭГ, в частности значительное увеличение количества термоэлементов и уменьшение расстояния между соседними ветвями термоэлементов, это позволит снизить паразитные тепловые потоки.
Заключение. Разработанная технология фотолитографии с использованием компьютерно-перестраиваемого фотошаблона позволяет изготавливать гибкие тонкопленочные ТЭГ с вертикальным расположением ветвей термоэлементов на основе слоев Bi2Te3 и Ge2Sb2Te5. Разработанный и изготовленный стенд для проведения экспонирования рисунка на фоторезист без фотошаблона дает возможность формировать элементы с минимальным размером 50 х 50 мкм.
Литература
1. Thermoelectric generator (TEG) market by material (bismuth telluride, lead telluride, and others), application (waste heat recovery, consumer harvesting, direct power generation, and co-generation), and end-use industry (automotive, aerospace, industrial, consumer, and healthcare): global opportunity analysis and industry forecast, 2021-2030 // Allied Market Research [Электронный ресурс]. 2021. URL: https://www.alliedmarketresearch.com/thermoelectric-generator-market (дата обращения: 01.04.2022).
2. He R., Schierning G., Nielsch K. Thermoelectric devices: a review of devices, architectures, and contact optimization // Adv. Mater. Technol. 2018. Vol. 3. Iss. 4. Art. No. 1700256. https://doi.org/10.1002/ admt.201700256
3. Review of experimental approaches for improving zT of thermoelectric materials / Z. Ma, J. Wei, P. Song et al. // Materials Science in Semiconductor Processing. 2021. Vol. 121. Art. No. 105303. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.105303
4. Flexible thermoelectric generators with inkjet-printed bismuth telluride nanowires and liquid metal contacts / B. Chen, M. Kruse, B. Xu et al. // Nanoscale. 2019. Vol. 11. Iss. 12. P. 5222-5230. https://doi.org/ 10.1039/C8NR09101C
5. Trung N. H., Toan N. V., Ono T. Flexible thermoelectric power generator with Y-type structure using electrochemical deposition process // Applied Energy. 2018. Vol. 210. P. 467-476. https://doi.org/10.1016/ j.apenergy.2017.05.005
6. Tappura K. A numerical study on the design trade-offs of a thin-film thermoelectric generator for large-area applications // Renewable Energy. 2018. Vol. 120. P. 78-87. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.12.063
Рис. 5. Гибкий тонкопленочный ТЭГ с вертикальным расположением ветвей p- и n-типа
Fig. 5. Flexible thin-film thermoelectric generator with vertical arrangement of p- and n-type branches
7. Thermoelectric thin films: materials and devices / eds P. Mele, D. Narducci, M. Ohta et al. Cham: Springer, 2019. XV, 211 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20043-5
8. Thermoelectric properties of efficient thermoelectric materials on the basis of bismuth and antimony chalcogenides for multisection thermoelements / M. Shtern, M. Rogachev, Y. Shtern et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 877. Art. No. 160328. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160328
9. Исследование температурных зависимостей коэффициента термоЭДС и электропроводности тонких пленок материала фазовой памяти GeSbTe / Д. Ю. Терехов, П. И. Лазаренко, А. А. Шерченков и др. // Изв. вузов. Электроника. 2017. Т. 22. № 6. С. 518-527. На англ. яз. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2017-22-6-518-527
10. Effect of Ag mixing in thermoelectric Ge2Sb2Te5 thin films / A. Vora-ud, M. Horprathum, M. Kumar et al. // Materials Letters. 2019. Vol. 234. P. 229-232. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.09.105
11. High-performance flexible thermoelectric power generator using laser multiscanning lift-off process / S. J. Kim, H. E. Lee, H. Choi et al. // ACS Nano. 2016. Vol. 10. Iss. 12. P. 10851-10857. https://doi.org/ 10.1021/acsnano.6b05004
12. Voloshchuk I. A., Terekhov D. Y. Investigation of the electrical contact to the thermoelectric legs fabricated by screen-printing method // 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). St. Petersburg; Moscow: IEEE, 2021. P. 2501-2505. https://doi.org/ 10.1109/ElConRus51938.2021.9396295
13. Перспективное развитие тонкопленочных и гибких термоэлектрических устройств / Д. Ю. Терехов, А. А. Шерченков, И. А. Волощук и др. // Российские нанотехнологии. 2021. Т. 16. №. 3. С. 429-438. https://doi.org/10.1134/S1992722321030183
Статья поступила в редакцию 18.04.2022 г.; одобрена после рецензирования 03.05.2022 г.;
принята к публикации 25.08.2022 г.
Информация об авторах
Терехов Дмитрий Юрьевич - младший научный сотрудник Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), gsm.ads@yandex.ru
Пепеляев Дмитрий Валерьевич - аспирант Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), pepelyaev-dima@mail.ru
Якубов Алексей Олегович - младший научный сотрудник Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), alexsey007@mail.ru
Бабич Алексей Вальтерович - кандидат технических наук, доцент Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), drent@yandex.ru
Шерченков Алексей Анатольевич - доктор технических наук, профессор Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), aa_sherchenkov@rambler.ru
References
1. Thermoelectric generator (TEG) market by material (bismuth telluride, lead telluride, and others), application (waste heat recovery, consumer harvesting, direct power generation, and co-generation), and end-use industry (automotive, aerospace, industrial, consumer, and healthcare): global opportunity analysis and industry forecast, 2021-2030. Allied Market Research. 2021. Available at: https://www.alliedmarketresearch.com/ thermoelectric-generator-market (accessed: 01.04.2022).
2. He R., Schierning G., Nielsch K. Thermoelectric devices: a review of devices, architectures, and contact optimization. Adv. Mater. Technol., 2018, vol. 3, iss. 4, art. no. 1700256. https://doi.org/10.1002/ admt.201700256
3. Ma Z., Wei J., Song P., Zhang M., Yang L., Ma J., Liu W., Yang F., Wang X. Review of experimental approaches for improving zT of thermoelectric materials. Materials Science in Semiconductor Processing, 2021, vol. 121, art. no. 105303. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.105303
4. Chen B., Kruse M., Xu B., Tutika R., Zheng W., Bartlett M. D., Wu Y., Claussen J. C. Flexible thermoelectric generators with inkjet-printed bismuth telluride nanowires and liquid metal contacts. Nanoscale, 2019, vol. 11, iss. 12, pp. 5222-5230. https://doi.org/10.1039/C8NR09101C
5. Trung N. H., Toan N. V., Ono T. Flexible thermoelectric power generator with Y-type structure using electrochemical deposition process. Applied Energy, 2018, vol. 210, pp. 467-476. https://doi.org/10.1016/ j.apenergy.2017.05.005
6. Tappura K. A numerical study on the design trade-offs of a thin-film thermoelectric generator for large-area applications. Renewable Energy, 2018, vol. 120, pp. 78-87. https://doi.org/10.1016Zj.renene.2017.12.063
7. Mele P., Narducci D., Ohta M., Biswas K., Morante J., Saini S., Endo T. (eds.). Thermoelectric thin films: materials and devices. Cham, Springer, 2019, xv, 211 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20043-5
8. Shtern M., Rogachev M., Shtern Y., Sherchenkov A., Babich A., Korchagin E., Nikulin D. Thermoelectric properties of efficient thermoelectric materials on the basis of bismuth and antimony chalcogenides for multisection thermoelements. Journal of Alloys and Compounds, 2021, vol. 877, art. no. 160328. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160328
9. Terekhov D. Yu., Lazarenko P. I., Sherchenkov A. A., Shtern Yu. I., Kozyukhin S. A., Filatov S. A., Babich A. V., Pepelyaev D. V., Presnukhina A. A. Investigation of temperature dependencies of Seebeck coefficient and electrical conductivity of Ge2Sb2Te5 thin films. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2017, vol. 22, no. 6, pp. 518-527. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2017-22-6-518-527
10. Vora-ud A., Horprathum M., Kumar M., Muthitamongkol P., Chananonnawathorn C., Saekow B., Nualkham I., Thaowonkaew S., Thanachayanont C., Seetawan T. Effect of Ag mixing in thermoelectric Ge2Sb2Te5 thin films. Materials Letters, 2019, vol. 234, pp. 229-232. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.09.105
11. Kim S. J., Lee H. E., Choi H., Kim Y., We J. H., Shin J. S., Lee K. J., Cho B. J. High-performance flexible thermoelectric power generator using laser multiscanning lift-off process. ACS Nano, 2016, vol. 10, iss. 12, pp. 10851-10857. https://doi.org/10.1021/acsnano.6b05004
12. Voloshchuk I. A., Terekhov D. Y. Investigation of the electrical contact to the thermoelectric legs fabricated by screen-printing method. 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). St. Petersburg, Moscow, IEEE, 2021, pp. 2501-2505. https://doi.org/10.1109/ ElConRus51938.2021.9396295
13. Terekhov D. Yu., Sherchenkov A. A., Voloshchuk I. A., Pepelyaev D. V., Stern M. Yu., Lazarenko P. I., Yakubov A. O., Babich A. V. Perspective development of thin-film and flexible thermoelectric devices. Rossiyskiye nanotekhnologii = Russian Nanotechnologies, 2021, vol. 16, no. 3, pp. 429-438. (In Russian). https://doi.org/10.1134/S1992722321030183
The article was submitted 18.04.2022; approved after reviewing 03.05.2022;
accepted for publication 25.08.2022.
Information about the authors
Dmitry Yu. Terekhov - Junior Scientific Researcher of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), gsm.ads@yandex.ru
Dmitry V. Pepelyaev - PhD student of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), pepelyaev-dima@mail.ru
Aleksey O. Yakubov - Junior Scientific Researcher of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), alexsey007@mail.ru
Aleksey V. Babich - Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof. of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), drent@yandex.ru
Aleksey A. Sherchenkov - Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), aa_sherchenkov@rambler.ru
/-\
Вниманию читателей журнала
«Известия высших учебных заведений. Электроника» Подписку на печатную версию журнала можно оформить:
• по каталогу «Периодические издания. Газеты и журналы» ООО «Урал-Пресс Округ». Подписной индекс 47570
• по объединенному каталогу «Пресса России» ООО «Агентство «Книга-Сервис». Подписной индекс 38934
• через Агентство «ПРЕССИНФОРМ»: http://presskiosk.ru/categories
• через редакцию - с любого номера и до конца года
Подписку на электронную версию журнала можно оформить на сайтах:
• Научной электронной библиотеки: www.elibrary.ru
• ООО «Агентство «Книга-Сервис»: www.rucont.ru;www.akc.ru;
www.pressa-rf.ru
• ООО «Урал-Пресс Округ»: www.delpress.ru
• ООО «ИВИС»: www.ivis.ru
\_/
