Зависимость теплопроводности и температуропроводности от кристаллографического направления

Исследовались зависимости тепловых свойств от

кристаллографического направления проводилось для образцов монокристаллического (в кристаллографических направлениях [111], [ПО], [100]) и поликристаллического германия /7-типа, легированных сурьмой в концентрации 3.7-IO¹⁴см"³, с удельным сопротивлением 4 Ом см.

В качестве пироэлектрического материала использовался образец TL толщиной 1 мм и площадью 10?10mm².На рис. 4.1 представлены пироотклики TL наблюдаемые при прохождении температурной волны (частотой 0.1 Hz) через образцы монокристаллического германия различных кристаллографических ориентаций, а также поликристаллического германия. Как можно видеть, величины пирооткликов различны, из чего следует различие тепловых характеристик. Интересно отметить, что форма пироотклика отличается только в случае прохождения температурной волны через образец с ориентацией [111] (рис. 4.10 кривая 3) («завал» меньше, чем у остальных, из чего следует большее значение коэффициента тепловой диффузии (см. рис. 2. 23)).

Для количественной оценки значений тепловых характеристик было проведено сравнение экспериментальных форм пирооткликов с расчетными (рис. 4.11). Анализ формы и величины пироотклика TL в зависимости от значений коэффициентов теплопроводности и тепловой диффузии германия производился по формуле (2.12). Значения теплофизических характеристик, 131

при которых расчетные формы пироотклика совпали с экспериментально наблюдаемыми, приведены в таблице 4.10.

Рис. 4.10. Пироотклик TL, фиксируемый при прохождении температурной волны через образцы германия: поликристаллического (кривая 1);

кристаллографическое направление [110] (кривая 2), [111] (кривая 3), [100] (кривая 4)

Таблица 4.10. Теплофизические параметры германия,

полученные TSW методом

Как видно из представленных результатов, наибольшие значения, как коэффициента теплопроводности, так и коэффициента тепловой диффузии кристалл германия «-типа с удельным сопротивлением 4 Ом см имеет в

направлении [111]. Направления [ПО] и [100] имеют одинаковые значения коэффициента теплопроводности и незначительно различаются по величине коэффициента тепловой диффузии.

Рис. 4.11. Экспериментальные (кривые 1) и расчетные (кривые 2) формы пироотклика TL₅при прохождении температурной волны через образцы германия кристаллографического направления [111] (а), [100] (б), [110] (в) и поликристаллический образец (г)

Таким образом, показано, что величина коэффициентов теплопроводности и тепловой диффузии монокристаллического германия п— типа, легированных сурьмой в концентрации 3.7-IO¹⁴см"³, зависит от кристаллографического направления. Максимальные значения коэффициентов наблюдаются в направлении [111]. Поскольку в

поликристаллическом германии измеренная величина имеет минимальное значение, то, следовательно, структура также оказывает влияние на величину коэффициента теплопроводности.

4.5.2.