초록 ▼

I. 제 목 IC package용 cooling module 개발 II. 연구개발의 목적 및 필요성 열전변환재료는 재료의 양단간의 온도차가 주어지면 Seebeck 효과에 의해 전압이 발생하는 것을 이용하는 온도차 발전(Thrmoelectric Power Genera- tion)과 재료의 양단간에 직류전류를 인가하면 일단이 발열하고 타단이 흡열하는 Peltier 효과를 이용하는 전자냉각(Thermoelectric Cooling)등의 열 ↔ 전기에너지 직접변환이 가능한 재료이다. 1960년대초 러시아의 A. F. Iof

I. 제 목 IC package용 cooling module 개발 II. 연구개발의 목적 및 필요성 열전변환재료는 재료의 양단간의 온도차가 주어지면 Seebeck 효과에 의해 전압이 발생하는 것을 이용하는 온도차 발전(Thrmoelectric Power Genera- tion)과 재료의 양단간에 직류전류를 인가하면 일단이 발열하고 타단이 흡열하는 Peltier 효과를 이용하는 전자냉각(Thermoelectric Cooling)등의 열 ↔ 전기에너지 직접변환이 가능한 재료이다. 1960년대초 러시아의 A. F. Ioffe에 의해 열전공학의 기초이론이 정립된 이래로 지금까지 여러 종류의 열전변환재료가 개발되어 왔으며 또한 이들 재료의 열전현상을 규명하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 열전변환재료를 이용한 전자냉각은 solid-state 방식으로서 오존층 파괴와 온실효과를 일으키는 Freon등의 냉매를 사용하지 않기 때문에 환경친화적이며, 구조가 간단하면서도 신뢰성이 높고, 기계적 작동부품이 없기 때문에 소음과 진동이 없으며, 회로의 국소 부위에 대한 선택적인 냉각이 가능한 장점이 있다. 이에 따라서 최근 전자부품의 소형화, 고전력화, 고밀도실장화 추세에 부응하여 적외선 센서, laser diode 및 CCD 소자의 focal plate 냉각 등 각종 전자기기와 IC 제품의 국부냉각에 전자냉각방식이 적용되고 있으며, 과학계측장비, 의료용 장비뿐만 아니라 냉장고, 에어컨 및 열교환기 등의 가전산업분야에도 점차 응용범위가 확대되고 있다. 전자냉각방식의 냉각효율을 증대시키기 위해서는 Seebeck 계수는 높으면서 동시에 전기비저항과 열전도도는 낮은 열전변환반도체의 제조기술 개발이 필연적으로 요구되고 있다. 열전공학에서는 성능지수를 Z = 2/ · 로 정의하여 열전변환재료의 성능을 비교하는 지표로 삼고 있는데, 지금까지 개발된 p형과 n형 열전변환재료중에서 상온이하의 전자냉각용 재료로는 p형 Bi2Te3- Sb2Te3계 및 n형 Bi2Te3-Bi2Se3계 열전변환재료가 가장 우수한 재료로 알려져 있으며, 300℃ 정도의 중온용 온도차 발전재료로는 Pb-Te계, 700℃ 정도의 고온용 온도차 발전재료로는 Si-Ge계가 가장 적합하다고 알려져 있다. 그러나 이들 재료들은 이미 30여년 전에 개발된 재료로서 지금까지 이들보다 에너지변환효율이 우수한 열전변환재료는 개발되지 않은 실정으로, 보다 우수한 성능지수를 갖는 열전변환반도체의 제조기술이 개발된다면 열전공학의 응용이 가능한 전산업 분야에서 새로운 지평이 열릴 것으로 확신되고 있다. 한편 열전변환반도체를 실용적으로 사용하는 경우에는 복수개의 p-n 소자대를 열적으로는 병렬로, 전기적으로는 직렬로 연결한 unit로 구성하여 사용하며, 이와 같이 열전소자군으로 구성된 unit를 전자냉각모듈 (Thermo- electric Cooling Module)이라고 한다. 전자냉각모듈의 n측 단자에 (+)전압을 인가하면 전류 I가 -n-p-n-p...와 같이 n형에서 p형으로 흐르게 되므로 전자냉각모듈의 윗면에서는 QC의 열이 흡수되어 상단전극이 냉각되고 하단전극에서는 QH의 열이 발생하여 가열되며, 이와는 반대로 단자전압의 극성을 역으로 하면 상단전극이 가열되고 하단전극이 냉각된다. 이때에 피냉각체가 전기전도성이 있는 물체인 경우에는 전극과의 접촉에 의해 열전회로가 단락되므로 일반적으로 전자냉각모듈은 얇은 알루미나(Al2O3) 절연기판을 상단전극과 하단전극면에 부착한다. 즉 전자냉각모듈을 제조하기 위해서는 alumina 기판/전극/열전소자/전극/alumina 기판과 같이 서로 다른 물성을 같는 이종재료의 접합기술을 개발하는 것이 가장 중요한 요소기술이다. 더욱이 전자냉각모듈의 흡열량은 열전소자의 size와 p-n소자대의 갯수에 의해 결정되며, 열전소자의 size와 p-n소자대의 갯수는 냉각대상물의 열부하, 전원전압, 전류용량등을 고려하여 선택되는데 127쌍의 p-n소자대로 구성된 전자냉각모듈이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 따라서?듈의 양산화에 있어서 핵심적인 know-how 이다. III. 연구개발의 내용 및 범위 본 과제는 전자냉각모듈의 양산기술을 확립하고 이를 기업화하는 것을 가장 주된 최종 목표로 하고 있으며 이 이외에 통신용 laser diode 항온제어 등에 사용되는 miniature 전자냉각모듈과 대용량 전자냉각모듈의 개발도 최종목표에 포함되어 있다. 이를 위해서 1단계 3차년도에는 zone melting법에 의한 p형 Bi2Te3-Sb2Te3계와 n형 Bi2Te3-Bi2Se3계 단결정 열전변환반도체 제조 및 hot press법, 가압 통.방전 소결법, 기계적 합금화법에 의한 소결체 열전반도체 제조에 대한 제조조건 확립을 목표로 연구되었고, 2단계에는 열전반도체의 수율 향상, 전자냉각모듈의 조립 자동화기술 개발을 통한 범용 전자냉각모듈의 기업화를 목표로 하였으며, 3단계에는 고효율 소결체 열전변환반도체 개발과 광학소자 항온제어용 miniature 전자냉각모듈 및 대용량 전자냉각모듈의 제조기술 확립을 연구목표로 하였다. 열전변환재료에 의한 국부냉각기술은 소형화, 고출력화되는 첨단 전자·광학소자의 구현에 요소기술이며, 전세계적으로 Freon에 의한 환경공해가 심각한 사회적 문제로 대두됨에 따라서 환경친화적인 전자냉각방식에 대한 관심이 국내·외적으로 고조되고 있다. 그러나 전자냉각응용기술은 아직까지 전세계적으로 초보단계이므로 고변환효율 열전변환반도체의 제조, 경사기능화에 의한 신기능 부여, 독자적인 개념의 전자냉각모듈의 설계 및 제조, 응용시스템의 열특성 분석기술등을 개발한다면 이는 관련분야에 획기적인 기여를 하게 될 것이며 또한 국내독보적 기술로 발전될 것이 기대된다. IV. 연구개발결과 본 과제에서는 전자냉각모듈의 양산기술개발 및 기업화를 위해서 zone melting법에 의한 Bi-Te계 단결정 열전반도체 제조기술, hot press법, 가압 통·방전소결법, 기계적 합금화법에 의한 Bi-Te계 소결체 열전반도체 제조기술, 전자냉각모듈의 시제품 제조 및 양산화 기술 개발, 전자냉각모듈의 고품질화에 대한 연구 등이 수행되었는데 주요 연구결과는 다음과 같다. (1) Bi-Te계 단결정 열전반도체 제조 p형 재료로서 Te를 5wt.% 과잉으로 첨가한 22.5% Bi2Te3-77.5% Sb2Te3, n형으로 CdCl2를 0.04wt.% doping한 90% Bi2Te3-10% Bi2Se3 조성을 0.1 mm/min의 성장속도로 zone melting법에 의해 단결정 ingot를 제조하였다. p형 재료의 경우에는 석영관의 상부에 stoichiometric 조성의 22.5% Bi2Te3-77.5% Sb2Te3 ingot를 삽입하여 melt중의 Te 농도를 조절하였고, n형 재료의 경우에는 석영관의 상부에 석영봉을 삽입하여 Te의 증발량을 조절함으로써 ingot 전범위에서 성능지수가 균일한 열전반도체를 제조할 수 있었다. p형 재료의 경우에는 최대성능지수가 3.3×10-3/K, n형 재료의 경우에는 최대성능지수가 3.05×10-3/K 로서 이는 선진국에서 보고된 최대성능지수와 거의 같거나 우수한 수준이다. (2) 기계적 합금화와 hot press법에 의한 Bi-Te계 소결체 열전반도체 제조 원료금속이 고에너지 ball mill내에서 연쇄적인 파괴와 압접에 의해 합금분말로 변화되는 기계적 합금화법은 상온공정으로서 이를 이용하여 열전변환재료의 분말을 제조한다면 기존의 열전재료분말 제조공정인 "용해 및 분쇄법"과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. Bi, Sb, Te granule을 Spex mill을 사용하여 기계적 합금화함으로써 조밀육방격자의 결정구조를 갖는 p형 (Bi,Sb)2Te3 합금분말이 형성되었으며, Te를 4wt.% 과잉으로 첨가한 20% Bi2Te3-80% Sb2Te3 조성의 합금분말을 기계적 합금화법으로 제조하고, 550℃에서 가압소결함으로써 성능지수가 3.2x10-3/K인 p형 소결체 열전재료를 제조하였다. 이와 더불어서 hot press법, 가압통·방전소결법 및 기계적 합금화법등 분말야금법에 의한 소결체 열전반도체의 열전특성에 대한 기초이론을 규명함으로써 세계최초로 단결정 열전반도체보다?였다. (3) 전자냉각모듈 시제품 제작 및 성능향상에 대한 연구 Bi2Te3-Sb2Te3계 p형 열전반도체 및 Bi2Te3-Bi2Se3계 n형 열전반도체를 전자냉각모듈로 조립하는 경우에 Pb-Sn계 땜납은 열전반도체에 wetting이 되지 않기 때문에 사용이 곤란하며, Bi-Sn계 solder는 Bi-Te계 열전반도체에 어느 정도 wettability가 있어서 열전변환반도체 소자의 양단에 Ni층을 형성시키지 않고도 사용이 가능하나 solder 자체가 brittle 하기 때문에 전자냉각모듈의 수명이 단축되는 단점이 있다. 전자냉각모듈 양단의 온도를 40℃에서 90℃로 반복적으로 변화시키는 40/90 power cycle tester를 제작하여 solder에 따른 전자냉각모듈의 수명을 측정한 결과 Bi-Sn계 solder에 비해서 Pb-Sn계 solder로 접합한 경우에 내부접촉저항, 최대흡열량 및 내구성이 보다 우수하였다. 따라서 Pb-Sn계 solder의 wettability를 향상시킬 수 있는 flux를 개발하였으며, 또한 열전소자의 양단을 Ni로 coating함으로써 solder의 wettability가 증가하여 안정된 전자냉각모듈의 생산이 가능하였다. (4) Polymer buffer형 전자냉각모듈 제조 전자냉각모듈은 기계적 강도를 유지하고, 전극과 피냉각체를 전기적으로 절연시키기 위해서 alumina (Al2O3) 기판을 모듈의 윗면과 아랫면에 부착시키는데, 현재 미국, 러시아, 일본, 중국 등의 전자냉각모듈 제조회사에서는 alumina 기판과 전극을 땜납으로 접합시켜서 alumina 기판/solder 층/Cu 전극/solder 층/열전반도체/solder 층/Cu 전극/solder 층/alumina 기판 의 순서로 전자냉각모듈을 조립하고 있다. 그러나 이와 같이 전극과 alumina 기판을 땜납으로 접합한 전자냉각모듈의 경우에는 직류전류를 인가하면 고온측의 alumina 기판은 팽창되고 저온측의 alumina 기판은 수축되므로 결과적으로 alumina 기판이 미세하게 휘어지게 되고, 이때에 발생되는 응력은 열전반도체 소자의 양 끝에 집중되어 소자와 땜납의 경계층에 수평방향의 미세한 균열을 형성시키며, 이러한 과정이 반복되면 열피로(thermal fatigue)현상에 의해서 균열이 성장하여 열전반도체 소자와 땜납의 사이가 분리되어 파괴가 일어난다. 따라서 본 연구에서는 저온측의 전극과 alumina 기판을 폴리머로 접합시켜 alumina 기판/폴리머 층/Cu 전극/solder 층/열전반도체/solder 층/Cu 전극/solder 층/alumina 기판의 순서로 조립한 'polymer buffer형 전자냉각모듈'을 개발하였다. 'polymer buffer형 전자냉각모듈'은 전자냉각모듈이 작동할 때에 열전반도체 소자의 양 끝에 집중되는 응력이 폴리머층으로 분산되므로 기존의 외국 전자냉각모듈에 비해서 수명이 수십배 향상되었다. 'polymer buffer형 전자냉각모듈'은 (주)써모텍에서 양산화공정을 개발하여 현재 양산중에 있다. V. 연구개발결과의 활용계획 열전변환재료를 이용한 전자냉각은 재료의 양단간에 직류전류를 인가하면 일단이 발열하고 타단이 흡열하는 Peltier 효과를 이용하는 반도체 냉각방식으로서 오존층 파괴와 온실효과를 일으키는 Freon등의 냉매를 사용하지 않기 때문에 환경친화적이며, 또한 구조가 간단하면서도 신뢰성이 높고, 기계적 작동부품이 없기 때문에 소음과 진동이 없으며, 회로의 국소 부위에 대한 선택적인 냉각이 가능한 장점을 가지고 있다. 이에 따라서 최근에는 전자부품의 소형화, 고전력화, 고밀도실장화 추세에 부응하여 선진각국에서 적외선 센서, laser diode 및 CCD 소자의 focal plate 냉각등 각종 전자기기나 IC 제품의 국부냉각에 전자냉각방식이 적용되고 있으며, 과학계측장비, 의료용 장비뿐만 아니라 냉장고, 에어컨 및 열교환기 등의 가전산업분야에도 점차 응용범위가 확대되고 있다. 국내에서도 이미 전자냉각방식을 이용한 냉정수기, 김장독, 자동차용 냉온장고, 물수건 제조기등 다양한 가전제품분야, 컴퓨터 CPU chip의 cooler, 광통신용 laser diode modulator, ink jet printer head의 항온제어등 전자부품분야와 이동통신 무인기지국, 통신용 전자부품 캐비넷등에 전자냉각방식이 적용되고 있으며, 이 이외에도 반도체 제조용 chiller, 과학계측기기, 의료기기, 진공장치등에 용도가 다양하므로 국내관련산업의 발전을 촉진시키고 수익성을 증대시킬 것이다. 또한 전자냉각방식의 응용에 의한 전자기기의 소형화, 고성능화 기술의 실현으로 전자냉각모듈을 장착한 첨단 전자제품을 국산화 개발하고 관련제품의 부가가치를 제고시킬수 있다. 더욱이 미래에는 대기오염물질인 Freon gas의 사용규제에 따라 이를 대체한 전자냉각방식의 소형 냉동·냉장고, 냉풍기등 새로운 가전제품의 출현이 예상되며, 차세대에 출현이 예상되는 전기자동차는 구조상 compressor의 채용이 불가능하므로 전자냉각방식의 air conditioner로 대체될 것이 예상된다. 또한 전자냉각방식은 고온초전도체를 사용한 전자소자의 냉각에 이용될수 있는 유일한 냉각방식으로서 열전변환반도체를 박막화함으로써 수년내에 출현이 예상되는 초전도체의 경제적 실용화에 기여할 것이며, 고집적화됨에 따라 열의 발생이 문제가 되고 있는 ASIC등 각종 IC에 전자냉각방식의 채용으로 복합적 용도개발에 의한 신제품 창출이 가능하고 관련 전자산업의 고성능화, 고신뢰도 기술이 실현될 것이다. KIST에서는 Bi-Te계 열전반도체에 대해서 지금까지 외국에서 보고된 성능지수의 최대치와 동일하거나 우수한 Bi2Te3-Sb2Te3계 p형 열전반도체(최대성능지수 : 3.3 x10-3/K)와 Bi2Te3-Bi2Se3계 n형 열전반도체(최대성능지수 : 3.15 x 10-3/K) 단결정의 제조기술 개발로 전자냉각용 열전반도체 제조에 있어서 미국과 일본보다 우수한 국내기술을 확보하고 있으며, 전자냉각용 열전반도체 분야에 있어서 선진제국에 필적할 만한 연구능력을 보유하고 있다. 또한 hot press법과 기계적 합금화법등에 의한 소결체 열전반도체 제조에 대해서 기초이론에서부터 근본적으로 재검토하고 연구한 결과 세계최초로 단결정 열전반도체보다 열전특성과 기계적 강도가 우수한 소결체 열전반도체의 제조기술이 개발되어 이 분야에 있어서 우위를 점하고 있다. 또한 (주)써모텍은 범용 전자냉각모듈의 국내생산은 물론이고, alumina substrate와 전극을 열전도성 polymer로 접합함으로써 작동시의 thermal stress를 최소화하여 전자냉각모듈의 수명이 외국의 전자냉각모듈에 비해 수배 내지 수십배 길어진 {Polymer buffer형 전자냉각모듈}을 양산중에 있으며, {Polymer buffer형 전자냉각모듈}의 채용으로 냉정수기, 이동통신 무인기지국의 항온제어용 냉각장치등 국내에서 생산되고 있는 전자냉각 응용제품의 수명도 길어져 높은 신뢰도를 확보하게 되었으며 대외경쟁력이 강화되고 있다. 이와 같이 열전변환재료에 의한 국부냉각기술은 소형화, 고출력화되는 첨단 전자·광학소자의 구현에 요소기술이며, 전세계적으로 Freon에 의한 환경공해가 심각한 사회적 문제로 대두됨에 따라서 환경친화적인 전자냉각방식에 대한 관심이 국내·외적으로 고조되어 새롭게 평가되고 있다. 그러나 아직까지 열전변환특성에 대한 이론은 전세계적으로 명확히 정립되어 있지 않은 상태이므로, 열전변환재료의 물리적특성에 대한 기초이론연구, 밴드구조해석을 통한 신합금계 고변환효율 열전변환재료의 창출 및 경사기능화와 박막화에 의한 신기능 부여, 독자적인 개념의 전자냉각모듈의 설계 및 제조, 응용시스템의 열특성 분석기술등을 개발한다면 이는 관련분야의 학문발전에 획기적인 기여를 하게 될 것이며, 또한 전자냉각응용기술이 전세계적으로 초보단계이므로 국내독보적 기술로 발전될 것이 기대된다.

Abstract ▼

I. Title Development of a Thermoelectric Cooling Module for IC Packaging II. Object The thermoelectric cooling modules based upon Peltier effect (Peltier elements) are used to create ecologically pure Freon free cooling devices. Peltier elements offer one of ecological alternatives for cooli

I. Title Development of a Thermoelectric Cooling Module for IC Packaging II. Object The thermoelectric cooling modules based upon Peltier effect (Peltier elements) are used to create ecologically pure Freon free cooling devices. Peltier elements offer one of ecological alternatives for cooling devices allowing to create Freon free coolers. Peltier elements are produced currently by the leading electronic and microelectronics producers in USA, Germany, Russia, Japan, etc. in amounts of hundreds thousand units per year. Thanks to small size, good compatibility with electronic control systems and easy operation, Peltier elements are widely used in plurality of systems where one needs cooling, heating or thermostating of construction elements: portable refrigerators, laboratory and scientific instruments, medical and pharmaceutical equipment, computers, PC boards and electronic packaging, avionics/ aerospace. To increase the reliability of a thermoelectric module, a new technology and construction were developed of using polymer instead of traditional soldering method. This development was acknowledged as being unique in the world. The polymer buffer allows to decisively increase the competitiveness of Peltier elements thanks to: higher life time resulting in higher operational reliability, higher cooling efficiency and better construction compatibility with coolers of different applications including large size and complex form. III. Scope and Contents Main elements of the thermoelectric cooler are thermoelectric module and heat sink, which removes heat from the hot side of the module. The decisive advance in thermoelectric heat pump module efficiency is obtained by unification of the heat sink with thermoelectric heat pump module, when heat sink itself becomes a hot side of the module and ceases to exist as a separate element, eliminating additional thermal resistivity appearing usually at the (hot side)/(heat sink) border which costs additional loss in temperature in spite of traditional usage of special thermal paste. Only new polymer buffer type thermoelectric heat pump module technology made possible creation of such combined construction. To provide high capacity thermoelectric coolers capable to compete in energy consumption with traditional compression coolers it is first of all necessary to obtain comprehensive solutions of thermoelectric and heat-power physics problems of cold production. IV. Results and Conclusions (1) Fabricating Bi-Te single crystals Single crystals alloys of 22.5% Bi2Te3-77.5% Sb2Te3 with 5wt% excess for p-type, and 0.04wt% CdCl2-doped 90% Bi2Te3-10% Bi2Se3 for n-type were manufactured by the zone melting method with growing rate of 0.1 mm/min. For the p-type alloys, single crystals with uniform Figure-of-merit along the ingot could be obtained by inserting 22.5% Bi2Te3-77.5% Sb2Te3 ingot of stoichiometric composition at the last-to-freeze. And for the n-type alloys, single crystals with uniform figure-of-merit could be obtained by inserting quartz rod at the last-to-freeze to prevent the evaporation of tellurium. The Figure-of-merit of p and n-type alloys are 3.3×10-3/K and 3.05×10-3/K, respectively. (2) Fabricating Bi-Te alloys by the mechanical alloys and hot pressing Mechanical alloying is a technique in which intermetallic compound or alloy powders are fabricated from elemental powders through a sequence of collision events inside a high energy ball mill. Since the mechanical alloying process occurs near room temperature, this technique can be viewed as a cost-saving alternative, for the production of polycrystalline thermoelectric materials, to the conventional "vacuum melting/chill cooling/grinding" process where a long processing time, and high temperature and large scale facilities are required. Mechanically alloyed 20% Bi2Te3-80% Sb2Te3 with 4wt% excess Te powders showed a Figure-of-merit of 3.2x10-3/K after hot pressed at 550℃. (3) Manufacturing proto-type thermoelectric cooling module When assembling a thermoelectric cooling module with p-type Bi2Te3- Sb2Te3 and n-type Bi2Te3-Bi2Se3 elements, the soldering alloys of Pb-Sn is very difficult to use because of their non-wettability. And when soldering with Bi-Sn alloys, the life time of the thermoelectric cooling modules is shortened due to the brittleness of the soldering alloys. So new flux were developed to increase the wettability of the Pb-Sn solder. (4) Development of the "Polymer Buffer-type Thermoelectric Cooling Module" To maintain the mechanical strength of the thermoelectric cooling module, and to electrically insulate between the electrode and the cooled body, alumina substrate is generally used on the top and bottom part of the thermoelectric cooling module. Now the manufacturers in USA, Russia, Japan and China assemble the thermoelectric cooling module by the sequence of alumina substrate/solder layer/Cu electrode/ solder layer/thermoelement/solder layer/Cu electrode/solder layer/ alumina. However, when DC electric power is applied in these modules, the surface of the module is curved due to the expansion of the alumina substrate at hot side and the compression at cold side, and hence the stress is concentrated at the both ends of the thermoelement. When these phenomena is repeated, the themoelement is cracked due to thermal fatigue. To relax thermal stress, new thermoelectric cooling module, named "Polymer Buffer-type Thermoelectric Cooling Module" were developed by using polymer between the electrode at cold side and alumina substrate.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...27
• 제 2 장 (100 - x)% Bi2T e3- x% Sb2T e3 (x 66.7) 단결정 열전변환반도체의 전기적특성과 열전특성...30
• 제 1 절 서 론...30
• 제 2 절 실험방법...31
• 제 3 절 Bi2T e3- Sb2T e3 고용체화합물의 전기적특성...32
• 제 4 절 Bi2T e3- Sb2T e3 고용체화합물의 열전특성...40
• 제 5 절 결 론...54
• 제 6 절 참고문헌...55
• 제 3 장 SbI3의 첨가가 25% Bi2T e3- 75% Sb2T e3와 15% Bi2T e3- 85% Sb2T e3 단결정의 전기적특성과 열전특성에 미치는 영향...57
• 제 1 절 서 론...57
• 제 2 절 실험방법...58
• 제 3 절 결과 및 고찰...58
• 제 4 절 결 론...86
• 제 5 절 참고문헌...87
• 제 4 장 25% Bi2T e3- 75% Sb2T e3 단결정에 Sb2Se3의 첨가가 전기적특성과 열전특성에 미치는 영향...89
• 제 1 절 서 론...89
• 제 2 절 실험방법...90
• 제 3 절 결과 및 고찰...90
• 제 4 절 결 론...109
• 제 5 절 참고문헌...110
• 제 5 장 22.5% Bi2T e3- 77.5% Sb2T e3 단결정에 과잉으로 첨가된 tellurium이 열전특성에 미치는 영향...112
• 제 1 절 서 론...112
• 제 2 절 실험방법...113
• 제 3 절 T e의 과잉 첨가량에 따른 열전물성 온도의존성의 변화...114
• 제 4 절 T e의 과잉 첨가량에 따른 위치별 열전물성의 변화...120
• 제 5 절 성장속도에 따른 위치별 열전물성의 변화...127
• 제 6 절 결 론...142
• 제 7 절 참고문헌...143
• 제 6 장 Bi2Se3 함량에 따른 n형 Bi2(T e1- xSex)3 가압소결체의 열전특성...145
• 제 1 절 서 론...145
• 제 2 절 실험방법...146
• 제 3 절 결과 및 고찰...147
• 제 4 절 결 론...159
• 제 5 절 참고문헌...159
• 제 7 장 기계적 합금화 공정을 이용하여 제조한 n형 Bi2(T e0.85Se0.15)2 가압소결체의 열전특성...161
• 제 1 절 서 론...161
• 제 2 절 실험 방법...162
• 제 3 절 결과 및 고찰...163
• 제 4 절 결 론...174
• 제 5 절 참고문헌...175
• 제 8 장 0.05 wt% SbI3가 첨가된 n형 Bi2(T e0.95Se0.05)3 가압소결체의 가압소결온도에 따른 열전특성...177
• 제 1 절 가압소결온도에 따른 결정상 분석...177
• 제 2 절 가압소결 특성...177
• 제 3 절 열전특성...177
• 제 4 절 결 론...189
• 제 5 절 참고문헌...190
• 제 9 장 0.05 wt% SbI3가 첨가된 n형 Bi2(T e0.95Se0.05)3 가압소결체의 열처리 시간에 따른 열전특성...191
• 제 1 절 실험방법...191
• 제 2 절 결과 및 고찰...192
• 제 3 절 결 론...205
• 제 4 절 참고문헌...206
• 제 10 장 산란센터 첨가에 따른 n형 Bi2(T e0.85Se0.15)3 가압소결체의 열전특성...207
• 제 1 절 서 론...207
• 제 2 절 기계적 합금화 거동...207
• 제 3 절 가압소결 특성...208
• 제 4 절 열전특성...211
• 제 5 절 결 론...220
• 제 6 절 참고문헌...220
• 제 11 장 n형 (Bi2T e3)0.9(Sb2T e3)0.05(Sb2Se3)0.05 가압소결체의 열전특성...221
• 제 1 절 서 론...221
• 제 2 절 실험방법...221
• 제 3 절 SbI3 및 과잉 T e 첨가에 따른 열전특성...222
• 제 4 절 Multiple dopant로서 0.2wt% 과잉 T e와 SbI3 첨가에 따른 열전특성...234
• 제 5 절 결 론...242
• 제 6 절 참고문헌...243
• 제 12 장 압출-소결법에 의한 Bi-Te계 열전소결재의 제조 및열전특성에 관한 연구...244
• 제 1 절 서 론...244
• 제 2 절 실험방법...246
• 제 3 절 압출 소결재의 제조 및 특성 분석...258
• 제 4 절 압출 소결재의 열전특성...267
• 제 5 절 압출 소결 장치의 proto- type 제작...273
• 제 6 절 결 론...277
• 제 7 절 참고문헌...280
• 제 13 장 Hot- press법으로 제조한 25% Bi2T e3- 75% Sb2T e3 가압소결체의 열전특성...281
• 제 1 절 서 론...281
• 제 2 절 실험방법...281
• 제 3 절 실험결과...282
• 제 4 절 고 찰...294
• 제 5 절 결 론...304
• 제 6 절 참고문헌...304
• 제 14 장 25% Bi2T e3- 75% Sb2T e3 단결정과 소결체에 과잉으로 첨가된 tellurium이 열전특성에 미치는 영향...307
• 제 1 절 서 론...307
• 제 2 절 실험 방법...308
• 제 3 절 25% Bi2T e3- 75% Sb2T e3 화학양론적 조성 부근에서의 평형 Seebeck 계수...309
• 제 4 절 25% Bi2T e3- 75% Sb2T e3 단결정에 과잉으로 첨가된 T e가 열전물성에 미치는 영향...314
• 제 5 절 25% Bi2T e3- 75% Sb2T e3 소결체에 과잉으로 첨가된 T e가 열전물성에 미치는 영향...321
• 제 6 절 참고문헌...326
• 제 15 장 20% Bi2T e3- 80% Sb2T e3 단결정과 소결체에 과잉으로 첨가된 tellurium이 열전특성에 미치는 영향...328
• 제 1 절 서 론...328
• 제 2 절 실험 방법...329
• 제 3 절 20% Bi2T e3- 80% Sb2T e3 단결정에 과잉으로 첨가된 T e가 열전물성에 미치는 영향...330
• 제 4 절 20% Bi2T e3- 80% Sb2T e3 소결체에 과잉으로 첨가된 T e가 열전물성에 미치는 영향...336
• 제 5 절 20% Bi2T e3- 80% Sb2T e3 화학양론적 조성 부근에서의 평형 Seebeck 계수...343
• 제 6 절 과잉으로 첨가된 T e가 20% Bi2T e3- 80% Sb2T e3 단결정과 소결체의 열전물성에 미치는 영향에 대한 고찰...343
• 제 7 절 결 론...350
• 제 8 절 참고문헌...351
• 제 16 장 양산용 hot- press로 제조한 (100- x)% Bi2T e3- x% Sb2T e3 (75 x 85) 가압소결체의 열전특성...378
• 제 1 절 서 론...378
• 제 2 절 실험방법...378
• 제 3 절 (100- x)% Bi2T e3- x% Sb2T e3 (75 x 85) 가압소결체의 조성에 따른 열전물성의 변화...379
• 제 4 절 (100- x)% Bi2T e3- x% Sb2T e3 (75 x 85) 가압소결체의 평형 Seebeck 계수와 미소평형상태도...385
• 제 5 절 Annealing 처리가 (100- x)% Bi2T e3- x% Sb2T e3 (75 x 85) 가압소결체의 열전특성에 미치는 영향...388
• 제 6 절 결 론...399
• 제 7 절 참고문헌...400