Thermoelectric performance of layered cobaltate epitaxial films deposited by pulsed laser evaporation
El efecto termoeléctrico o efecto Seebeck es un fenómeno característico de un conductor eléctrico y que proporciona información fundamental como la estructura electrónica del material entorno a la energía de Fermi. Desde un punto de vista tecnológico la fabricación de dispositivos termoeléctricos es...
| Author: | |
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| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2018 |
| Country: | España |
| Institution: | CBUC, CESCA |
| Repository: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/650491 |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10803/650491 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Pel·lícules epitaxials Películas epitaxiales Epitaxial films Termoelectricitat Termoelectricidad Thermoelectricity Estructura laminar Layered structure Ciències Experimentals 53 |
| Summary: | El efecto termoeléctrico o efecto Seebeck es un fenómeno característico de un conductor eléctrico y que proporciona información fundamental como la estructura electrónica del material entorno a la energía de Fermi. Desde un punto de vista tecnológico la fabricación de dispositivos termoeléctricos es importantes debido a su capacidad para generar un voltaje eléctrico a partir de un gradiente de temperatura. Sin embargo, la baja eficiencia que generalmente se obtiene a partir de materiales termoeléctricos convencionales, limita su aplicación práctica. Para el diseño de materiales termoeléctricos con una eficiencia adecuada es importante que el material posea simultáneamente varias características: alta conductividad eléctrica, baja conductividad térmica y un elevado poder termoeléctrico S. Por lo tanto, el diseño de materiales termoeléctricos eficientes es a la vez un reto científico así como un desafío de ingeniería. Entre los diferentes materiales termoeléctricos explorados en la literatura los compuestos de estructura laminar presentan unas importantes características, la mayoría de ellas relacionadas con la anisotropía en sus propiedades. De esta manera el crecimiento de películas epiaxiales (o altamente orientadas) permite explorar las propiedades físicas en una determinada dirección cristalográfica. Al mismo tiempo, el uso de películas epitaxiales permite modular las propiedades de transporte electrónico, así como las propiedades de transporte térmico y termoeléctrico, modificando la tensión epitaxial, la presencia de defectos, o las características de la intercara en la heteroestructura. Esta tesis se centra en la investigación de las propiedades termoeléctricas de películas epitaxiales o con un alto grado de orientación preferencial de óxidos de cobalto. La tesis incluye una descripción detallada de los diferentes métodos posibles para el ajuste de la estequiometría de oxígeno de las películas. La tesis se divide en varios capítulos. El capítulo 1 proporciona una breve introducción general del efecto termoeléctrico (TE), para seguidamente ofrecer una descripción de las propiedades TE de capas de óxidos de cobalto. Al mismo tiempo se presenta una breve revisión de la literatura donde se prestó especial atención a los aspectos científicos y resultados experimentales relacionados. En el Capítulo 2 se presentan la metodología experimental utilizada en este estudio. En los capítulos 3, 4 y 5 se describen los resultados de las propiedades termoeléctricas de las películas de cobaltitas, al mismo tiempo que se discuten para extraer conclusiones específicas. En el Capítulo 6 se presenta el experimento realizado para el control de la estequiometría de oxígeno mediante un dispositivo electroquímico de estado sólido. Por último, en el capítulo 7 se presenta un resumen de las conclusiones generales y se discuten las perspectivas de futuro. En resumen, la exploración de las propiedades termoeléctricas en películas delgadas de óxidos de cobalto lleva a la conclusión de que, contrariamente a la creencia actual, la degeneración spin-órbita no contribuye al límite de alta temperatura del coeficiente de Seebeck, y que únicamente la distribución estadística de los electrones en los estados disponibles es relevante para la determinación de dicho límite. En consecuencia, se propone una modificación de la fórmula de Heike, que incluye información del tamaño efectivo de los polarones responsables del transporte de carga. |
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