열전소자는 솔더층, 전극, N형 열전 물질과 P형 열전 물질이 Brige 형태로 연결되어있다. 솔더와 전극 재료의 확산은 열전 장치의 성능저하의 주요 원인으로 작용한다. 벌크 열전소자 재료의 경우 확산 문제를 해결하기 위해 상당히 많은 연구가 진행되었다. 그러나 마이크로 열전소자로 많이 사용되고 있는 Bi2Te3와 Bi0.5Sn1.5Te3의 경우 Sn의 확산 방지에 대한 연구는 거의 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 Sn의 확산 방지막으로 ...
열전소자는 솔더층, 전극, N형 열전 물질과 P형 열전 물질이 Brige 형태로 연결되어있다. 솔더와 전극 재료의 확산은 열전 장치의 성능저하의 주요 원인으로 작용한다. 벌크 열전소자 재료의 경우 확산 문제를 해결하기 위해 상당히 많은 연구가 진행되었다. 그러나 마이크로 열전소자로 많이 사용되고 있는 Bi2Te3와 Bi0.5Sn1.5Te3의 경우 Sn의 확산 방지에 대한 연구는 거의 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 Sn의 확산 방지막으로 Au, Ag, Ni, Ta, TiN, TiW을 선정하여 열처리 한 후 솔더 재료와 확산 방지막 사이의 계면 특성을 조사, 분석하여 Sn의 확산 방지에 적합한 물질을 제시하고자 하였고 진행 결과 n-type Bi2Te3의 경우, Au, Ta, TiN 그리고 TiW는 Sn의 확산 방지막으로 적합하다는 결론을 얻었다. p-type의 경우 테스트 한 모든 금속에서 Sn이 검출 되었다. Sn이 검출된 원인으로서는 모든 barrier 금속이 P-type의 Bi0.5Sb1.5Te3 결정립계를 통하여 확산 된 것으로 판단된다. 그 중에서 Au가 Sn의 검출량이 10% 미만으로 가장 barrier 역할을 잘 한 것으로 판단되며 Au의 경우 두께가 두꺼워지면 충분히 Sn의 확산을 방지 할 것으로 기대 된다.
열전소자는 솔더층, 전극, N형 열전 물질과 P형 열전 물질이 Brige 형태로 연결되어있다. 솔더와 전극 재료의 확산은 열전 장치의 성능저하의 주요 원인으로 작용한다. 벌크 열전소자 재료의 경우 확산 문제를 해결하기 위해 상당히 많은 연구가 진행되었다. 그러나 마이크로 열전소자로 많이 사용되고 있는 Bi2Te3와 Bi0.5Sn1.5Te3의 경우 Sn의 확산 방지에 대한 연구는 거의 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 Sn의 확산 방지막으로 Au, Ag, Ni, Ta, TiN, TiW을 선정하여 열처리 한 후 솔더 재료와 확산 방지막 사이의 계면 특성을 조사, 분석하여 Sn의 확산 방지에 적합한 물질을 제시하고자 하였고 진행 결과 n-type Bi2Te3의 경우, Au, Ta, TiN 그리고 TiW는 Sn의 확산 방지막으로 적합하다는 결론을 얻었다. p-type의 경우 테스트 한 모든 금속에서 Sn이 검출 되었다. Sn이 검출된 원인으로서는 모든 barrier 금속이 P-type의 Bi0.5Sb1.5Te3 결정립계를 통하여 확산 된 것으로 판단된다. 그 중에서 Au가 Sn의 검출량이 10% 미만으로 가장 barrier 역할을 잘 한 것으로 판단되며 Au의 경우 두께가 두꺼워지면 충분히 Sn의 확산을 방지 할 것으로 기대 된다.
A micro thermoelectric device consists of bonding layer, electrodes and thermoelectric thin films which have the electrical characteristic of N and P type . At interfaces between metallic electrodes, solder materials and thermoelectric thin films in a micro thermoelectric device, the diffusion of th...
A micro thermoelectric device consists of bonding layer, electrodes and thermoelectric thin films which have the electrical characteristic of N and P type . At interfaces between metallic electrodes, solder materials and thermoelectric thin films in a micro thermoelectric device, the diffusion of the metallic ion by the thermal process occurs and degrades its performance and reliability. In the case of the bulk thermoelectric device, It is well-known that the Degradation of the diffusion reduced by Ni barrier between N and P type thermoelectric material in a commercial device, but few studies have been published to investigate the diffusion phenomenon in a micro thermoelectric device. In this study, We investigate the barrier materials to prevent the diffusion of the metallic ion in the micro thermoelectric device which consists the n-type Bi2Te3 and p-type Bi0.5Sb1.5Te3 thin films. According as increasing anneal temperature, We analyzed the diffusion characteristics of Sn metallic ion at interface between diffusion barrier as like Au, Ag, Ni, Ta, TiN and TiW and theomoelectric thin film. The cross section of interfaces was investigated using FE-SEM (field emission scanning electron microscope), and FE-TEM (field emission transmission electron microscope). In the case of n type Bi2Te3, Au, Ta, TiN, and TiW performed a role of the diffusion barrier for Sn metallic ions. However, Sn metallic ions detected for all of the diffusion barrier in the p type Bi0.5Sb1.5Te3. It is estimated that Sn metallic ions occur the diffusion through the grain boundary of Bi0.5Sb1.5Te3. Among the diffusion barrier metals, Au detected under 10% concentration of Sn metallic ion, So we will estimate the results that Au prevent the thicker Au barrier metal from the diffusion of Sn metallic ion
A micro thermoelectric device consists of bonding layer, electrodes and thermoelectric thin films which have the electrical characteristic of N and P type . At interfaces between metallic electrodes, solder materials and thermoelectric thin films in a micro thermoelectric device, the diffusion of the metallic ion by the thermal process occurs and degrades its performance and reliability. In the case of the bulk thermoelectric device, It is well-known that the Degradation of the diffusion reduced by Ni barrier between N and P type thermoelectric material in a commercial device, but few studies have been published to investigate the diffusion phenomenon in a micro thermoelectric device. In this study, We investigate the barrier materials to prevent the diffusion of the metallic ion in the micro thermoelectric device which consists the n-type Bi2Te3 and p-type Bi0.5Sb1.5Te3 thin films. According as increasing anneal temperature, We analyzed the diffusion characteristics of Sn metallic ion at interface between diffusion barrier as like Au, Ag, Ni, Ta, TiN and TiW and theomoelectric thin film. The cross section of interfaces was investigated using FE-SEM (field emission scanning electron microscope), and FE-TEM (field emission transmission electron microscope). In the case of n type Bi2Te3, Au, Ta, TiN, and TiW performed a role of the diffusion barrier for Sn metallic ions. However, Sn metallic ions detected for all of the diffusion barrier in the p type Bi0.5Sb1.5Te3. It is estimated that Sn metallic ions occur the diffusion through the grain boundary of Bi0.5Sb1.5Te3. Among the diffusion barrier metals, Au detected under 10% concentration of Sn metallic ion, So we will estimate the results that Au prevent the thicker Au barrier metal from the diffusion of Sn metallic ion
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