Реферат: Лаборатория «Термоэлектрического материаловедения»

Лаборатория «Термоэлектрического материаловедения»


Лаборатория «Термоэлектрического материаловедения» ЗабГГПУ создана в 2003 году по инициативе доктора физико-математических наук, профессора Н.П. Степанова с целью организации исследований, направленных на создание высокоэффективных термоэлектрических материалов. Одним из подходов, реализуемых в лаборатории, является исследование влияния взаимодействия элементарных возбуждений электронной и ионной систем на физические свойства полупроводников и полуметаллов, являющихся основным сырьем для изготовления термоэлектриков. В ходе исследований основное внимание уделяется исследованию эффектов, сопровождающих электрон-плазмонное взаимодействие, что обусловлено возможностью использования его влияния на процессы переноса в электронном газе, играющие основополагающую роль в термоэлектрических явлениях.

Необходимо отметить, что указанное направление возникло в рамках физической школы полуметаллов и узкозонных полупроводников, у истоков которой стоял ведущий ученый АН СССР доктор физико-математических наук, профессор Анатолий Робертович Регель, работавший на кафедре общей физики Ленинградского государственного педагогического института с 1947г. по 1960гг. Дело А.Р. Регеля продолжил доктор физико-математических наук, профессор, академик Международной Термоэлектрической Академии Г. А. Иванов, возглавлявший кафедру физики РГПУ им. А.И. Герцена с 1961 по 1991г. Он внес определяющий вклад в развитие научной школы по физике полуметаллов и узкозонных полупроводников, подготовил более 60 кандидатов и 6 докторов физико-математических наук. Его ученик, заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор физико-математических наук, профессор В.М. Грабов, обнаружил ряд новых физических явлений, организовал исследование неравновесных процессов переноса и установил новые фундаментальные физические закономерности. Им подготовлено 20 кандидатов и 3 доктора физико-математических наук.

В конце двадцатого века, в рамках указанной научной школы, в ЗабГГПУ возникло новое направление исследований, связанное с изучением влияния электрон-плазмонного и плазмон-фононного и взаимодействий на физические свойства материалов, которое возглавил доктор физико-математических наук, профессор Н.П. Степанов. Организованная им лаборатория «Термоэлектрического материаловедения» образована на базе научно-исследовательской лаборатории по физике полупроводников и магнитных явлений, большую роль в создании которой сыграл кандидат физико-математических наук, декан физико-математического факультета ЗабГГПУ, профессор Г.А. Потапов, при поддержке и непосредственном участии кандидата физико-математических наук, доцента Б.Б. Жалсабона и кандидата педагогических наук, доцента В.К. Назарова.

В настоящее время лаборатория «Термоэлектрического материаловедения» занимается проведением как фундаментальных, так и прикладных исследований. В области фундаментальных исследований изучается:

1. Влияние плазменных эффектов, обусловленных свободными носителями заряда на физические свойства термоэлектриков.

2. Разрабатывается описание физических процессов, протекающих в анизотропных термоэлектрических элементах на основе висмута, обладающих низкой инерционностью и высокой чувствительность.

3. Влияние электрон-плазмонного взаимодействия на физические свойства широкого класса высоколегированных полупроводников, таких, как соединения A3B5, теллурида висмута Bi2Te3.

В области прикладных исследований производится:

1. Исследование магнитной восприимчивости и спектральных характеристик термоэлектрических материалов на основе кристаллов висмут-сурьма и кристаллов теллурида висмута в зависимости от количества и типа легирующей примеси, а также температуры.

2. Исследование зависимости величины коэффициентов электро- и теплопереноса в легированных кристаллах полупроводников.

3. Определение химического состава кристаллов, обладающих максимальной термоэлектрической эффективностью.

Конечной целью проводимых исследований является создание наукоемких технологий производства термоэлектрических материалов и приборов на их основе, позволяющих перейти на новый качественный уровень в процессе международного разделения труда, что является приоритетной задачей технологического развития России в условиях глобализации экономических отношений.

Также необходимо отметить, что в рамках указанной научной школы и на базе лаборатории «Термоэлектрического материаловедения» открыта аспирантура по специальности «Физика конденсированного состояния», выполняется большое количество дипломных и курсовых работ исследовательского характера. Все это позволяет производить качественную подготовку высококвалифицированных специалистов именно в той области науки, которая на сегодняшний день обеспечивает создание нового информационного и технологического облика цивилизации.

В настоящее время лаборатория «Термоэлектрического материаловедения» поддерживает интенсивные контакты с ФТИ РАН им. А.Ф. Иоффе, Институтом металлургии и материаловедения РАН им. А.А. Байкова, СПбГТУ, СПбГУ, Институтом физики металлов Уро АН, РГПУ им. А.И. Герцена, что обеспечивает высокий уровень проведения научных исследований, результаты которых систематически публикуются в ведущих периодических изданиях, как в России, так и за рубежом.