뜬 마이크로 디바이스를 이용한 Ge-SixGe1-x Core-Shell Nanowires의 열전도율 측정 (Thermal Conductivity Measurement of Ge-SixGe1-x Core-Shell Nanowires Using Suspended Microdevices)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 39권 / 10호 / 825 ~ 829페이지
· 저자명 : 박현준, 나정효, Emanuel Tutuc, 설재훈

초록

나노선에서 코어-셸 헤테로 구조를 도입함으로써 열 전도율을 낮출 수 있으며, 이로 인해 열전 효율(ZT)을 향상시킬 수 있다는 것이 이론 연구를 통해 제안되었다. 본 논문에서는 코어-셸 나노선의 열전도율 감소를 실험적인 방법을 통해 확인하였다. 화학증기 증착법을 통해 만든 게르마늄-규소 x 게르마늄1-x(Ge–SixGe1-x) 코어-셸 나노선의 열전도율을 마이크로 크기의 뜬 디바이스를 이용하여 측정하였다. 셸에서 측정된 실리콘의 함유율(x)는 0.65 로 확인하였으며, 게르마늄은 코어와 셸 사이에서, 격자 불일치(lattice mismatch)에서 비롯된 결점(defect)와 같은 역할을 한다. 또한, 4-point I-V 측정실험에, 휘트스톤 브릿지 실험을 추가 진행함으로써 측정 민감도를 강화하였다. 측정된 열전도율은 상온에서 9~13 W/mK 으로써, 비슷한 지름을 가지는 게르마늄 나노선과 비교하였을 때, 열전도율이 약 30 % 낮아졌음을 확인하였다.

영어초록

Theoretical calculations suggest that the thermoelectric figure of merit (ZT) can be improved by introducing a core-shell heterostructure to a semiconductor nanowire because of the reduced thermal conductivity of the nanowire.
To experimentally verify the decrease in thermal conductivity in core-shell nanowires, the thermal conductivity of Ge– SixGe1-x core-shell nanowires grown by chemical vapor deposition (CVD) was measured using suspended microdevices. The silicon composition (Xsi) in the shells was measured to be about 0.65, and the remainder of the germanium in the shells was shown to play a role in decreasing defects originating from the lattice mismatch between the cores and shells. In addition to the standard four-point current– voltage (I-V) measurement, the measurement configuration based on the Wheatstone bridge was attempted to enhance the measurement sensitivity. The measured thermal conductivity values are in the range of 9– 13 W/mK at room temperature and are lower by approximately 30 than that of a germanium nanowire with a comparable diameter.

참고자료

· 없음