Browsing by Author "Ромака, Володимир"

Now showing 1 - 10 of 10

Дослідження термоелектричного матеріалу ZrNiSn1-x Inx. Особливості електрокінетичних характеристик
(Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2007) Ромака, Володимир; Стадник, Юрій; Ромака, Віталій; Лагун, Андрій
Досліджено температурні та концентраційні залежності питомого опору та коефіцієнта термо-ЕРС напівпровідникового твердого розчину ZrNiSn1-xInx у діапазонах, Т = 80 ÷ 380 , х = 0 ÷ 0,15. Експериментально встановлена залежність між параметрами флуктуації зон неперервних енергій, глибиною флуктуації та глибиною потенціальної ями дрібномасштабної флуктуації. Исследованы температурные и концентрационные зависимости удельного сопротивления и коэффициента термо-ЭДС полупроводникового твердого раствора ZrNiSn1-xInx в диапазонах, Т = 80 ÷ 380, х = 0 ÷ 0,15. Экспериментально установлена зависимость между параметрами флуктуации зон непрерывных энергий, глубиной флуктуации и глубиной потенциальной ямы мелкомасштабной флуктуации. The temperature and concentration dependencies of resistivity and thermopower ZrNi1-xSnx In semiconductor solid solution in ranges, T = 80 ÷ 380 K and x = 0 ÷ 0,15, respectively were investigated. Dependence between the parameters of fluctuation of the continuous energy bands, depth of fluctuation, and depth of the potential well of low-scale fluctuation was experimentally ascertained.
Дослідження термометричного матеріалу Hf Ni1-x COx Sn
(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Крайовський, Володимир; Ромака, Володимир; Стадник, Юрій; Ромака, Любов
Досліджено енергетичні, кінетичні та магнітні характеристики термометричного матеріалу HfNi1-xCoxSn у діапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Co » 9,5×1019 NA см-3 ( x = 0,005 )÷ 5,7 ×1021 см-3 ( x = 0,30 ) і напруженості магнітного поля H £10 кГс. Показано, що характеристики HfNi1-xCoxSn чутливі до зміни температури і він може бути основою для виготовлення чутливих елементів термоперетворювачів. Исследованы энергетические, кинетические и магнитные характеристики термометрического материала HfNi1-xCoxSn в диапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Co » 9,5×1019 NA см-3 ( x = 0,005 )÷ 5,7 ×1021 см-3 ( x = 0,30 ) и напряженности магнитного поля H £10 кГс. Показано,что характеристики HfNi1-xCoxSn чувствительны к изменениям температуры и он может быть основой для изготовления чувствительных элементов термопреобразователей. The electron energy state, magnetic and transport characteristics of thermometric materials HfNi1-xCoxSn were investigated in the T = 80 ¸ 400 K temperature range and at charge carriers concentration from Co » 9,5×1019 NA см-3 ( x = 0,005 )÷ 5,7 ×1021 см-3 ( x = 0,30 ) and H £ 10 kGs. The material HfNi1-xCoxSn is sensitive to the temperature change and could be used as the basis for the sensitive thermoelectric devices. We investigated the crystal structure, electron density of states (DOS) and the kinetic and energy characteristics of n-HfNiSn heavily doped with the Co impurity. Samples were synthesized at the laboratory of the Institute of Physical Chemistry, Vienna University. The HfNi1-xCoxSn crystal-lattice periods were determined by X_ray analysis with the use of the Fullprof software. We employed a data array obtained by the powder method using a Guinier-Huber image plate system. The chemical and phase compositions of the samples were determined using a Ziess Supra 55VP scanning electron microscope and an EMPA energy dispersive X-ray analyzer. The electronic structure was calculated by the Korringa–Kohn–Rostoker (KKR) technique in the coherent potential approximation (CPA) and local density approximation (LDA), as well as the full-potential linearized plane wave (FP-LAPW) method within density functional theory (DFT). In the calculations, we used experimental values of the lattice constant on a k grid 10 × 10 × 10 in size and the Moruzzi–Janak–Williams exchange correlation potential parametrization. The width of the contoured energy window was 16 eV. The number of energy values for DOS calculations was 1000. To predict the behavior of the Fermi level, band gap, and electrokinetic characteristics of n-HfNiSn doped with Co atoms, the electron density distribution (DoS) was calculated. The calculated results pretending to be adequate to experimental studies should account for complete information on the semiconductor’s crystalline structure. To obtain more accurate results, we calculated the DoS for almost all possible cases of the mutual substitution of atoms at sites of the HfNiSn unit cell. Shows the result most consistent with experimental data. It was found that the disordered structure (Hf1-xNix)NiSn, x = 0.01, of the HfNiSn compound is most probable. We note that the same result was obtained from structural studies of HfNiSn. The partial (to 1 at%) substitution of Hf atoms with Ni atoms generates donor-type structural defects in the crystal, and the Fermi level is in the band gap which becomes narrower. It was also found that the minimum in the dependence of variations in the DoS at the Fermi level (DoSF(x)) for the disordered structure (Hf1-xNix)NiSn of the HfNiSn compound corresponds to the (Hf0.99Ni0.01)NiSn composition. In this semiconductor model, the Fermi level is in the band gap which is εg ≈ 282 meV. The same question arises when analyzing the behavior of the dependences (x) and (x) in HfNi1-xCoxSn. For example, the (x) variation in the concentration range 0.05 ≤ x ≤ 0.20 shows that the modulation amplitude of the continuous energy bands of HfNi1-xCoxSn HDCSs increases. Indeed, the activation energies (x) increase from (x = 0.05) = 38.3 meV to (x) (x = 0.20) = 59.2 meV. As we already noted, such behavior is possible only when compensating electrons appear in the p-type semiconductor due to the ionization of donors whose appearance was not initially assumed. In HfNi1-xCoxSn samples, x > 0.20, the decrease in (x) indicates a decrease in the modulation amplitude of the continuous energy bands, which is possible only when the degree of compensation of HfNi1-xCoxSn decreases due to a decrease or termination of the generation of donor-type structural defects. Thus, the initial assumption that n-HfNiSn doping with Co atoms by substituting Ni atoms is accompanied by the generation of only acceptor-type structural defects in the crystal does not allow consistent explanation of the behavior of the energy characteristics of HfNi1-xCoxSn HDCSs. The variations in the activation energy of hopping conduction (x) and the modulation amplitude of the continuous energy bands (x) unambiguously prove the existence of a donor source in HfNi1-xCoxSn. Further, we will identify the possible mechanism for the appearance of donors. The series of studies on the crystalline structure, energy spectrum, and electrokinetic parameters of the n_HfNiSn intermetallic semiconductor heavily doped with the Co impurity allowed determination of the variation in the degree of compensation of the semiconductor due to the generation of both structural defects of acceptor nature during the substitution of Ni atoms with Co atoms and defects of donor nature during the partial substitution of Ni sites with Sn atoms. The n_HfNiSn crystalline structure is disordered, and the Hf site can be occupied by Ni to ~1 at%, which generates structural defects of donor nature in the semiconductor and explains the mechanism of its “a priori doping with donors”. The mechanism of the degree of compensation of the semiconductor as the result of the crystal structure transformation during doping, leading to the generation of structural defects of the acceptor and donor nature was established. The results of the electronic structure calculation are in agreement with experimental data and the HfNi1-xCoxSn semiconductor is a promising thermoelectric material. The results are discussed in the framework of the heavily doped and compensated semiconductor model by Shklovsky–Efros.
Дослідження термометричного матеріалу HfNi1-xRhxSn
(Видавництво Львівської політехніки, 2013) Крайовський, Володимир; Ромака, Володимир
Досліджено енергетичні, магнітні та електрокінетичні характеристики термометричного матеріалу HfNi1-xRhxSn у діапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Rh 9,5 1019 A N » × см-3 ( x = 0,005 )÷1,9×1021 см-3 ( x = 0,10 ) і напруженості магнітного поля H £ 10 кГс. Показано, що одержаний термоелектричний матеріал має високу ефективність перетворення теплової енергії на електричну. Исследованы энергетические, магнитные и электрокинетические характеристики термометрического материала HfNi1-xRhxSn в диапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Rh 9,5 1019 A N » × см-3 ( x = 0,005 )÷1,9×1021 см-3 ( x = 0,10 ) и напряженности магнитного поля H £ 10 кГс. Показано, что полученный термоэлектрический материал имеет высокую эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую. The electron energy state, magnetic and transport characteristics of thermometric materials HfNi1-xRhxSn were investigated in the T = 80 ¸ 400 K temperature range and at charge carriers concentration from Rh 9,5 1019 A N » × см-3 ( x = 0,005 )÷1,9×1021 см-3 ( x = 0,10 ) and H £ 10 kGs. It was shown that the obtained thermoelectric material has high efficiency conversion of thermal energy into electrical energy.
Дослідження термометричного матеріалу Zr1-xCeNiSn
(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Крайовський, Володимир; Ромака, Володимир; Стадник, Юрій; Ромака, Любов; Андрій, Горинь
Досліджено енергетичні, кінетичні та магнітні характеристики термометричного матеріалу Zr1-xCexNiSn у діапазонах: T = 80÷400 K, x=0.01÷0.10 і напруженості магнітного поля H £10 кГс. Показано, що характеристики Zr1-xCexNiSn чутливі до зміни температури і він може бути основою для виготовлення чутливих елементів термоперетворювачів. Исследованы энергетические, кинетические и магнитные характеристики термометрического материала Zr1-xCexNiSn в диапазонах: T = 80÷400 K, x=0.01÷0.10 и напряженности магнитного поля H £10 кГс. Показано,что характеристики Zr1-xCexNiSn чувствительны к изменениям температуры и он может быть основой для изготовления чувствительных элементов термопреобразователей. The electron energy state, magnetic and transport characteristics of of thermometric materials Zr1-xCexNiSn were investigated in the T = 80 ¸ 400 K temperature range and at charge carriers concentration from x=0.01÷0.10 and H £ 10 kGs. The material Zr1-xCexNiSn is sensitive to the temperature change and could be used as the basis for the sensitive thermoelectric devices. We investigated the crystal structure, electron density of states (DOS) and the kinetic and energy characteristics of n-ZrNiSn heavily doped with the Ce impurity. Samples were synthesized at the laboratory of the Institute of Physical Chemistry, Vienna University. The Zr1-xCexNiSn crystal-lattice periods were determined by X-ray analysis with the use of the Full-prof software. We employed a data array obtained by the powder method using a Guinier-Huber image plate system. The chemical and phase compositions of the samples were determined using a Ziess Supra 55VP scanning electron microscope and an EMPA energy dispersive X-ray analyzer. The electronic structure was calculated by the Korringa–Kohn–Rostoker (KKR) technique in the coherent potential approximation (CPA) and local density approximation (LDA), as well as the full-potential linearized plane wave (FP-LAPW) method within density functional theory (DFT). In the calculations, we used experimental values of the lattice constant on a k grid 10 × 10 × 10 in size and the Moruzzi–Janak–Williams exchange-correlation potential parametrization. The width of the contoured energy window was 16 eV. The number of energy values for DOS calculations was 1000. To predict the behavior of the Fermi level, band gap, and electrokinetic characteristics of n-ZrNiSn doped with Ce atoms, the electron density distribution (DoS) was calculated. The calculated results pretending to be adequate to experimental studies should account for complete information on the semiconductor’s crystalline structure. To obtain more accurate results, we calculated the DoS for almost all possible cases of the mutual substitution of atoms at sites of the ZrNiSn unit cell. Shows the result most consistent with experimental data. It was found that the disordered structure (Zr1-xNix)NiSn, x = 0.01, of the ZrNiSn compound is most probable. We note that the same result was obtained from structural studies of ZrNiSn. The partial (to 1 at %) substitution of Zr atoms with Ni atoms generates donor-type structural defects in the crystal, and the Fermi level is in the band gap which becomes narrower. It was also found that the minimum in the dependence of variations in the DoS at the Fermi level (DoSF(x)) for the disordered structure (Zr1-xNix)NiSn of the ZrNiSn compound corresponds to the (Zr0.99Ni0.01)NiSn composition. In this semiconductor model, the Fermi level is in the band gap which is εg ≈ 282 meV. The same question arises when analyzing the behavior of the dependences (x) and (x) in Zr1-xCexNiSn. For example, the (x) variation in the concentration range 0.02 ≤ x ≤ 0.10 shows that the modulation amplitude of the continuous energy bands of Zr1-xCexNiSn HDCSs increases. Indeed, the activation energies (x) increase from (x = 0.05) = 38.3 meV to (x)(x = 0.07) = 59.2 meV. As we already noted, such behavior is possible only when compensating electrons appear in the p-type semiconductor due to the ionization of donors whose appearance was not initially assumed. In Zr1-xCexNiSn samples, x > 0.05, the decrease in (x) indicates a decrease in the modulation amplitude of the continuous energy bands, which is possible only when the degree of compensation of Zr1-xCexNiSn decreases due to a decrease or termination of the generation of donor-type structural defects. Thus, the initial assumption that n-ZrNiSn doping with Ce atoms by substituting Zr atoms is accompanied by the generation of only donor-type structural defects in the crystal does not allow consistent explanation of the behavior of the energy characteristics of Zr1-xCexNiSn HDCS. The variations in the activation energy of hopping conduction (x) and the modulation amplitude of the continuous energy bands (x) unambiguously prove the existence of a donor source in HfNi1-xCеxSn. Further, we will identify the possible mechanism for the appearance of donors. The series of studies on the crystalline structure, energy spectrum, and electro-kinetic parameters of the n-ZrNiSn intermetallic semiconductor heavily doped with the Ce impurity allowed determination of the variation in the degree of compensation of the semiconductor due to the generation of both structural defects of donor nature during the substitution of Zr atomswith Ce atoms and defects of donor nature during the partial substitution of Ni sites with Sn atoms. The n-ZrNiSn crystalline structure is disordered, and the Zr site can be occupied by Ni to ~1 at%, which generates structural defects of donor nature in the semiconductor and explains the mechanism of its “a priori doping with donors”. The mechanism of the degree of compensation of the semiconductor as the result of the crystal structure transformation during doping, leading to the generation of structural defects of donor nature was established. The results of the electronic structure calculation are in agreement with experimental data and the Zr1-xCexNiSn semiconductor is a promising thermoelectric material. The results are discussed in the framework of the heavily doped and compensated semiconductor model by Shklovsky–Efros.
Дослідження термометричного матеріалу Ті1-xYxNiSn
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Ромака, Володимир; Стадник, Юрій; Корж, Роман; Ромака, Любов; Крайовський, Володимир
Досліджено енергетичні, електрокінетичні та магнітні характеристики термометричного матеріалу Ti1-xYxNiSn у діапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Y 9,5 1019 NA » × см-3 ( x = 0,005 )÷1,9×1021 см-3 ( x = 0,10 ) і напруженості магнітного поля H £ 10 кГс. Показано, що характеристики матеріалу Ti1-xYxNiSn чутливі до зміни температури і він може бути основою для виготовлення чутливих елементів термоперетворювачів. Исследованы энергетические, электрокинетические и магнитные характеристики термометрического материала Ti1-xYxNiSn в диапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Y 9,5 1019 NA » × см-3 ( x = 0,005 ) ÷ 1,9×1021 см3 ( x = 0,10 ) и напряженности магнитного поля H £ 10 кГс. Показано, что характеристики материала Ti1-xYxNiSn чувствительны к изменению температуры и он может быть основой для изготовления чувствительных элементов термопреобразователей. The electron energy state, magnetic and transport characteristics of of thermometric materials Ti1-xYxNiSn were investigated in the T = 80 ¸ 400 K temperature range and at charge carriers concentration from Y 9,5 1019 NA » × сm-3 ( x = 0,005 )÷1,9×1021 сm-3 ( x = 0,10 ) and H £ 10 kGs. The material Ti1-xYxNiSn is sensitive to the temperature change and could be used as the basis for the sensitive thermoelectric devices.
Перспективи застосування сильнолегованих напівпровідників як матеріалів чутливих елементів для термометрії
(Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2009) Спондич, Олеся; Скоропад, Пилип; Ромака, Володимир
Проаналізовано перспективи застосування сильнолегованих напівпровідників як матеріалів чутливих елементів для вимірювання кріогенних температур. Здійснено аналітичний огляд найпоширеніших термометрів, що застосовуються сьогодні в діапазоні низьких температур, їх переваг та недоліків. Проанализированы перспективы применения сильнолегированных полупроводников в качестве материалов чувствительных элементов для измерения криогенных температур. Проведен аналитический обзор наиболее распространенных термометров, которые применяются сегодня в диапазоне низких температур, их преимуществ и недостатков. The prospects of application of the strongly alloyed semiconductors are analysed as sensible elements for measuring of low temperatures. The state-of-the-art review of the most widespread thermometers, which are used in today’s time in the range of low temperatures, their advantages and failings, is conducted.
Прогнозування та реалізація магнетонечутливих термоелементів на основі термометричного матеріалу Zr1-хLuхNiSn
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Крайовський, Роман; Ромака, Володимир
Досліджено температурні та концентраційні залежності питомого опору, коефіцієнта термо-ЕРС, а також енергетичні характеристики магнетонечутливого Zr1-xLuxNiSn у діапазоні Т = 80 ÷ 400 К. Исследованы температурные и концентрационные зависимости удельного сопротивления, коэффициента термо-ЭДС, а также энергетические характеристики нечувствительного к магнитному полю Zr1-xLuxNiSn в диапазоне Т = 80 ÷ 400 К. The temperature and concentration dependencies of resistivity, thermopower and also power descriptions of Zr1- xLuxNiSn semiconductor in range, T = 80 ¸ 400 K, were investigated.
Прогнозування та реалізація термоелементів на основі термометричного матеріалу Zr1-xErxNiSn
(Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2010) Крайовський, Роман; Ромака, Володимир
Досліджено температурні та концентраційні залежності питомого опору, коефіцієнта термо-ЕРС, а також енергетичні характеристики у Zr1-xErxNiSn діапазонах, Т = 80 ÷ 380 К, х = 0÷ 0,50. Исследованы температурные и концентрационные зависимости удельного сопротивления, коэффициента термо-ЭДС, а также энергетические характеристики Zr1-xErxNiSn в диапазонах, Т = 80 ÷ 380 К, х = 0÷ 0,50. The temperature and concentration dependencies of resistivity, thermopower and also power descriptions of Zr1-xErxNiSn semiconductor in ranges, T = 80 ÷ 380 K and x = 0 ÷ 0,50, respectively were investigated.
Прогнозування характеристик термометричного матеріалу Hf1-x Lux NiSn
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Ромака, Володимир; Стадник, Юрій; Ромака, Віталій; Корж, Роман; Крайовський, Володимир
Проведено розрахунок електронної структури та кінетичних характеристик термометричного матеріалу Hf1-xLuxNiSn у діапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Lu 1.9 1020 NA » × см-3 ( x = 0,01)÷1.9×1021 см-3 ( x = 0.10 ). Показано, що характеристики матеріалу Hf1-xLuxNiSn чутливі до зміни температури і він може бути основою для виготовлення чутливих елементів термоперетворювачів. Проведен расчет электронной структуры и кинетических характеристик термометрического материала Hf1-xLuxNiSn в диапазонах: T = 80 ¸ 400 K, Lu 1.9 1020 NA » × см-3 ( x = 0,01) ÷ 1.9×1021 см3 ( x = 0.10 ). Показано, что характеристики материала Hf1-xLuxNiSn чувствительны к изменению температуры и он может быть основой для изготовления чувствительных элементов термопреобразователей. The Hf1-xLuxNiSn thermometric material was characterized by the electronic structure calculations and electron transport characteristics in the range: T = 80 ¸ 400 K, Lu 1.9 1020 NA » × cm-3 ( x = 0.01)÷1.9×1021 cm-3 ( x = 0.10 ). The material is sensitive to the temperature change and could be used as the basis for the sensitive thermoelectric devices.
Термометричні характеристики інтерметалічного напівпровідника n-ZrNiSn, сильнолегованого акцепторною домішкою Y
(Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2009) Ромака, Володимир; Крайовський, Володимир; Ромака, Любов; Горинь, Андрій
Досліджено температурні та концентраційні залежності питомого опору, коефіцієнт термо-ЕРС, а також енергетичні характеристики Zr1-xYxNiSn у діапазонах, Т=80÷380 К, х=0÷0,25. Исследованы температурные и концентрационные зависимости удельного сопротивления, коэффициента термо-ЭДС, а также энергетические характеристики Zr1-xYxNiSn в диапазонах, Е=80÷з80 К, х=0÷0.25. The temperature and concentration dependencies of resistivity, thermopower and also power descriptions of Zr1-xYxNiSn semiconductor in ranges, Т=80÷380 К and х=0÷0,25, respective were investigated.