Synthesis and Thermoelectric Characterization of Metal-Semiconductor NW Heterostructures
Author
Benter, Sandra
Term
4. term
Education
Publication year
2018
Abstract
This thesis investigates how adding metal segments to semiconductor nanowires can tailor their thermoelectric properties. Intrinsic silicon nanowires were optimized by vapor–liquid–solid growth, and gold segments were introduced into GaAs, intrinsic Si, and heavily doped Si nanowires using standard microfabrication and flash lamp annealing (FLA). The metal–semiconductor interfaces and void formation during annealing were examined by TEM with EELS/EDX. Repeated flashes on the same sample showed that gold segments shift and can dissolve, consistent with transient melting of the wire core during FLA. Individual nanowires were measured to extract the Seebeck coefficient (voltage per temperature difference) and electrical conductivity, enabling power factor comparison. In GaAs nanowires, introducing gold segments increased the Seebeck coefficient without degrading conductivity, indicating an improved power factor and a promising route to higher thermoelectric figure of merit in low‑dimensional semiconductors.
Denne afhandling undersøger, hvordan metal-segmenter i halvleder-nanotråde kan skræddersy deres termoelektriske egenskaber. Intrinsiske silicium-nanotråde blev optimeret via VLS-vækst, og guldsegmenter blev indsat i GaAs, intrinsisk Si og kraftigt dopede Si-nanotråde ved hjælp af standard mikroprocesser og flashlampe-annealering (FLA). Grænsefladen mellem metal og halvleder samt hulrumsdannelse under annealering blev analyseret med TEM, EELS og EDX. Gentagne flashes på samme prøve viste, at guldsegmenter kan flytte sig og opløses, hvilket peger på kortvarig smeltning af trådens kerne under FLA. Enkelte nanotråde blev målt for at bestemme Seebeck-koefficienten (spænding pr. temperaturforskel) og den elektriske ledningsevne, så power factor kunne sammenlignes. For GaAs-nanotrådene gav guldsegmenter en højere Seebeck-koefficient uden forringelse af ledningsevnen, hvilket indikerer en forbedret power factor og en lovende vej til højere termoelektrisk figure of merit i lavdimensionale halvledere.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]