Riassunto analitico
In un contesto globale di sempre maggior richiesta di energia elettrica, parallelamente alla sempre maggior necessità di sviluppare tecnologie volte a preservare l’ambiente e a recuperare il calore disperso nei processi di conversione, si è sviluppata sempre più nell’ultimo decennio la corsa per ottenere materiali termoelettrici a maggiore efficienza e a minor costo, da ingegnerizzare all’interno dei comuni moduli termoelettrici. L’efficienza di un modulo termoelettrico è determinata dalla figura di merito ZT=S^2σT/k, dove S è il coefficiente Seebeck, σ la conducibilità elettrica e k la conducibilità termica. Allo stato attuale i moduli termoelettrici sono costituiti da giunzioni p-n di leghe di metalli pesanti (Bismuto e Antimonio) e semimetalli rari quali Tellurio, con costi di costruzione elevati che non consentono la produzione su larga scala.
Scopo di questa tesi è indagare, tramite tecniche sperimentali proprie del microscopio a trasmissione elettronica (TEM), le caratteristiche strutturali di campioni di silicio policristallino sviluppati a scopi di ricerca sulla termoelettricità, e di fornire ipotesi che definiscano una correlazione fra le performance termoelettriche e la struttura dei campioni. Si è lavorato, in particolare, su campioni fortemente drogati boro e fosforo oltre il limite di solubilità in silicio, e sono presentate analisi che mostrano l’evoluzione strutturale dei campioni quando vengono sottoposti a specifici trattamenti termici. Si è inoltre indagato il ruolo giocato dai difetti prodotti da impianti di elio in tali materiali.
L’analisi strutturale è stata eseguita tramite un microscopio a trasmissione elettronica (TEM), attraverso tecniche di Imaging, Diffraction ed Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS)/Electron Spectroscopic Imaging (ESI). Lo strumento utilizzato è il “TEM JEM 2010” situato presso il Centro Interdipartimentale Grandi Strumenti (C.I.G.S.) dell’Università di Modena e Reggio Emilia.
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