DOI: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2015.35891

Термоэлектрические явления и устройства в концепции Ландауэра-Датты-Лундстрома

Юрий Алексеевич Кругляк

Аннотация


С позиций концепции «снизу – вверх» транспортной модели Ландауэра-Датты-Лундстрома современной наноэлектроники рассматриваются термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье и качественно обсуждаются закон Видемана-Франца, числа Лоренца и основные  уравнения термоэлектричества с четырьмя транспортными коэффициентами – удельное сопротивление, коэффициенты Зеебека и Пельтье и электронная теплопроводность. 


Ключевые слова


нанофизика; наноэлектроника; молекулярная электроника; термоэлектрические явления; термоэлектрические устройства; эффект Зеебека; эффект Пельтье; числа Лоренца; закон Видемана-Франца; термоэлектрические коэффициенты

Полный текст:

PDF

Литература


Kruglyak, Yu. A. (2013). The Generalized Landauer-Datta-Lunstrom Electron Transport Model. Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies, 11 (3), 519–549.

Kruglyak, Yu. A. (2013). From Ballistic Conductivity to Diffusional in the Landauer-Datta-Lunstrom Transport Model. Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies, 11 (4), 655–677.

Ioffe, A. F. (1957). Semiconductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling. London: Infosearch, 184.

Anatychuk, L. I. (1979). Thermoelements and thermoelectric devices. Kiev: Naukova Dumka, 385.

Anatychuk, L. I., Semenyuk, V. А. (1992). Optimal control of properties of thermoelectric materials and devices. Chernovtsy: «Prut», 264.

Anatychuk, L. I., Bulat, L. P. (2001). Semiconductors in extremal temperature conditions. Leningrad: Nauka, 224.

Anatychuk, L. I. (2003). Thermoelectricity. Vol. 2. Thermoelectrical Energy Converters. Kiev – Chernovtsy: Institute of Thermoelectricity, "Bukrek", 376.

Anatychuk, L. I. (2009). Thermoelectricity. Vol. 1. Physics of Thermoelectricity. Kiev – Chernovtsy: Institute of Thermoelectricity, "Bukrek", 388.

Ashcroft, N. W., Mermin, N. D. (1979). Solid State Physics (Philadelphia: Suanders College, 824.

Mahan, G. D., Bartkowiak, M. (1999). Wiedemann – Franz law at boundaries, Applied Physics Letters, 74 (7), 953–954. doi: 10.1063/1.123420

Smith, A. C., Janak, J., Adler, R. (1965). Electronic Conduction in Solids. New York: McGraw-Hill.

Onsager, L. (1931). Reciprocal Relations in Irreversible Processes. I. Physical Review, 37 (4), 405–426 doi: 10.1103/physrev.37.405

Institute of Thermoelectricity, NASU/МEU. Available at: www.inst.cv.ua

Majumdar, A. (2004). Thermoelectricity in semiconductor nanostructures. Science, 303 (5659), 778–779 doi: 10.1126/science.1093164

Dresselhaus, M., Chen, G., Tang, M., Yang, R., Lee, H., Wang, D., Ren, Z., Fleureal, J.-P., Gogna, P. (2007). New directions for low dimensional thermoelectric materials. Advanced Materials, 19 (8), 1043–1053. doi: 10.1002/adma.200600527

Minnich, A. J., Dresselhaus, M. S., Ren, Z. F., Chen, G. (2009). Bulk nanostructured thermoelectric materials: current research and future prospects. Energy and Environmental Science, 2, 466–479. doi: 10.1039/b822664b

Hode, M. (2005). On one-Dimensional Analysis of Thermoelectric Modules (TEMs). IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 28 (2), 218–229. doi: 10.1109/tcapt.2005.848532

Hode, M. (2007). Optimal Pellet Geometries for Thermoelectric Refrigeration. IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 30 (1), 50–58. doi: 10.1109/tcapt.2007.892068

Hode, M. (2010). Optimal Pellet Geometries for Thermoelectric Power Generation. IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 33 (2), 307–318. doi: 10.1109/tcapt.2009.2039934

Lundstrom, M., Jeong, C. (2013). Near-Equilibrium Transport: Fundamentals and Applications. Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company. Available at: www.nanohub.org/resources/11763

Datta, S. (2012). Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport. Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company. Available at: www.nanohub.org/courses/FoN1

Kruglyak, Yu. O., Kruglyak, N. Yu., Strikha, М. V. (2013). Thermoelectric phenomena by «bottom – up» approach, Sensor Electronics Microsys. Tech., 13 (1), 6–21.

Kruglyak, Yu. O. (2013). Lessons of nanoelectronics. 4. Thermoelectric phenomena by «bottom – up» approach. Physics in Higher Education, 19 (4), 70–85.


Пристатейная библиография ГОСТ


1. Кругляк, Ю. А. Обобщенная модель электронного транспорта Ландауэра-Датты-Лундстрома [Текст] / Ю. А. Кругляк // Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. – 2013. – Т. 11, № 3. – С. 519–549. Erratum: ibid. – 2014. – Т. 12, № 2. – С. 415.

2. Кругляк, Ю. А. От баллистической проводимости к диффузионной в транспортной модели Ландауэра-Датты-Лундстрома [Текст] / Ю. А. Кругляк // Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. – 2013. – Т. 11, № 4. – С. 655–677.

3. Ioffe, A. F. Semiconductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling [Text] / A. F. Ioffe. – London: Infosearch, 1957. – 184 p.

4. Анатычук, Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства [Текст] / Л. И. Анатычук. – Киев: Наукова думка, 1979. – 385 с.

5. Анатычук, Л. И. Оптимальное управление свойствами термоэлектрических материалов и приборов [Текст] / Л. И. Анатычук, В. А. Семенюк. – Черновцы: Изд-во «Прут», 1992. – 264 с.

6. Анатычук, Л. И. Полупроводники в экстремальных температурных условиях [Текст] / Л. И. Анатычук, Л. П. Булат. – Ленинград: Наука, 2001. – 224 с.

7. Анатычук, Л. И. Термоэлектричество. Т. 2. Термоэлектрические преобразователи энергии [Текст] / Л. И. Анатычук. – Киев – Черновцы: Институт термоэлектричества, Тип. изд-ва "Букрек", 2003. – 376 с.

8. Анатычук, Л. И. Термоэлектричество. Т. 1. Физика термоэлектричества [Текст] / Л. И. Анатычук. – Киев – Черновцы: Институт термоэлектричества, Тип. изд-ва "Букрек", 2009. – 388 с.

9. Ашкрофт, Н. Физика твердого тела [Текст] / Н. Ашкрофт, Н. Мермин. – М: Мир, 1979. – 824 с.

10. Mahan, G. D. Wiedemann – Franz law at boundaries [Text] / G. D. Mahan, M. Bartkowiak // Applied Physics Letters. – 1999. – Vol. 74, Issue 7. – P. 953–954. doi: 10.1063/1.123420 

11. Smith, A. C. Electronic Conduction in Solids [Text] / A. C. Smith, J. Janak, R. Adler. – New York: McGraw-Hill, 1965.

12. Onsager, L. Reciprocal Relations in Irreversible Processes. I. [Text] / L. Onsager // Physical Review. – 1931. – Vol. 37, Issue 4. – P. 405–426. doi: 10.1103/physrev.37.405 

13. Институт термоэлектричества НАНУ/МОН Украины [Электронный ресурс] / Режим доступа: www.inst.cv.ua

14. Majumdar, A. Thermoelectricity in semiconductor nanostructures [Text] / A. Majumdar // Science. – 2004. – Vol. 303, Issue 5659. – P. 778–779. doi: 10.1126/science.1093164 

15. Dresselhaus, M. New directions for low dimensional thermoelectric materials [Text] / M. Dresselhaus, G. Chen, M. Tang, R. Yang, H. Lee, D. Wang, Z. Ren, J.-P. Fleureal, P. Gogna // Advanced Materials. – 2007. – Vol. 19, Issue 8. – P. 1043–1053. doi: 10.1002/adma.200600527 

16. Minnich, A. J. Bulk nanostructured thermoelectric materials: current research and future prospects [Text] / A. J. Minnich, M. S. Dresselhaus, Z. F. Ren, G. Chen // Energy and Environmental Science. – 2009. – Vol. 2, Issue 5. – P. 466–479. doi: 10.1039/b822664b 

17. Hode, M. On one-Dimensional Analysis of Thermoelectric Modules (TEMs) [Text] / M. Hode // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. – 2005. – Vol. 28, Issue 2. – P. 218–229. doi: 10.1109/tcapt.2005.848532 

18. Hode, M. Optimal Pellet Geometries for Thermoelectric Refrigeration [Text] / M. Hode // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. – 2007. – Vol. 30, Issue 1. – P. 50–58. doi: 10.1109/tcapt.2007.892068 

19. Hode, M. Optimal Pellet Geometries for Thermoelectric Power Generation [Text] / M. Hode // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. – 2010. – Vol. 33, Issue 2. – P. 307–318. doi: 10.1109/tcapt.2009.2039934 

20. Lundstrom, M. Near-Equilibrium Transport: Fundamentals and Applications [Electronic resource] / M. Lundstrom, C. Jeong. – Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company, 2013. – Available at: www.nanohub.org/resources/11763

21. Datta, S. Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport [Electronic resource] / S. Datta. – Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company, 2012. – Available at: www.nanohub.org/courses/FoN1

22. Кругляк, Ю. O. Термоелектричні явища в концепції «знизу – вгору» [Текст] / Ю. O. Кругляк, Н. Ю.Кругляк, М. В.Стріха // Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2013. – Т. 13, № 1. – С. 6–21.

23. Кругляк, Ю. А. Уроки наноэлектроники. 4. Термоэлектрические явления в концепции «снизу – вверх» [Текст] / Ю. А. Кругляк // Физическое образование в вузах. – 2013. – Т. 19, № 4. – С. 70–85.







Copyright (c) 2014

Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 2313-8416 (Online), ISSN 2313-6286 (Print)