Synthese und Charakterisierung thermoelektrischer Nanostäbe

Abstract

Die Fähigkeit, aus Wärme Strom zu erzeugen, welche in nahezu allen industriellen Prozessen als Verlustenergie auftritt, ist eine der besten Möglichkeiten, um Energie zu sparen. Da der Wirkungsgrad heutiger thermoelektrischer Bauelemente für viele Anwendungen noch nicht ausreicht, konzentrieren sich die meistens Forschungsschwerpunkte auf nanostrukturierte Materialien und Quanteneffekte. Theoretische Berechnungen und auch einige experimentelle Beweise zeigten, dass thermoelektrische Nanostäbe verbesserte Eigenschaften gegenüber Bulkmaterialien besitzen. Die Synthese von Chalkogenid-Nanostäben der allgemeinen Form A2B3 (A = Bi, Sb; B = S, Se, Te) bzw. der Form AB (A = Pb, B = S, Se, Te) erfolgte mittels elektrochemischer Abscheidung in hochgeordnete poröse Aluminiumoxidmembranen als Nanotemplate. Die geringe Porengrößenverteilung der Template ermöglichte die reproduzierbare Synthese von Nanostäben mit kontrollierbaren Aspektverhältnissen während der elektrochemischen Abscheidung. Die thermoelektrischen Nanostäbe wurden aus nichtwässrigen Elektrolyten abgeschieden. Elektronenmikroskopische Untersuchungen isolierter Nanostäbe belegten das homogene Wachstumsverhalten während der Synthese. Der Seebeck-Koeffizient konnte an Nanostab-Ensembles verschiedener V-VI- und IV-VI-Materialien bestimmt werden.