DFG Project: Thermoelectric properties of SiGeSn microdevices
Die Thermoelektrik (TE) birgt ein großes Potenzial für die Entwicklung einer umweltfreundlichen Informationstechnologie, da sie durch die direkte Umwandlung von Wärme in Elektrizität die Energiegewinnung und die Wärmeregelung ermöglichen kann. Die derzeitigen Materialien lassen sich jedoch nur schwer in die Massenproduktion integrieren, oder ihre Leistung ist bei Raumtemperatur zu gering. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Zinn (Sn)-basierten Legierungen mit Si und Ge von großem Interesse, da sie eine CMOS-integrierte TE mit qualitativ besserer Leistung als SiGe ermöglichen können. Das SiGeSn-Materialsystem ist in letzter Zeit aufgrund seiner Anwendung in Lasern dank der möglichen direkten Bandlücke in den Blickpunkt gerückt, und diese Entwicklungen werden durch Epitaxieverfahren für hochwertige Materialien unterstützt. Die TE-Anwendung ist jedoch noch wenig erforscht und beschränkt sich auf amorphe und polykristalline Materialien, die für optoelektronische CMOS-Bauelemente möglicherweise nicht geeignet sind.
Unsere neusten Ergebnisse haben gezeigt, dass die Wärmeleitfähigkeit in hochwertigen GeSn-Epilayern genauso niedrig sein kann wie in amorphem GeSn, was für die TE-Leistung wünschenswert ist. Daher schlagen wir eine Untersuchung der SiGeSn-Legierungen im Hinblick auf ihre Verwendung in thermoelektrischen Bauelementen vor. Die Ergebnisse dieser Forschung werden ein relevantes Wissens- und Kompetenzzentrum in einem Bereich bilden, der für die Entwicklung von umweltfreundlichen und krisenfesten Energiematerialien von entscheidender Bedeutung ist.
