liu.seSearch for publications in DiVA
EnglishSvenskaNorsk
Change search
ExportLink to record
Permanent link

Direct link
BETA

Project

Project type/Form of grant
Project grant
Title [sv]
Multikomponent- och nanolaminerade nitrider i tunnfilm för skräddarsydda termiska och elektriska egenskaper
Title [en]
Multicomponent and nanolaminated nitrides for tailored thermal and electrical properties
Abstract [sv]
Att styra kombinationen av termisk och elektrisk transport i avancerade material är en formidabel utmaning inom ett brett spektrum av vetenskapliga områden, allt från konsumentelektronik, högeffektkontakter och -komponenter, värmeåtervinning och kylning. Det här projektet syftar till att få en grundläggande förståelse för en spännande typ av material för effektiv återvinning av spillvärme och kylning. Dessa så kallade termoelektriska material (vilket innebär att de omvandlar värme till användbar elektricitet) kan användas för att generera ren elektricitet, som kraftkällor för rymdsonder och för miljövänlig kylning. De utgör dock är en spännande och ambitiös vetenskaplig utmaning. En temperaturskillnad behövs mellan materialets två ändar, vilket kräver att ett material är en dålig värmeledare, men omvänt en god elektrisk ledare för att ge uteffekt. Det motsatta existerar (diamant är en elektrisk isolator men en utmärkt värmeledare), men normalt innebär elektrisk ledning god värmeledningsförmåga. Termoelektriska komponenter idag är begränsade till vissa nischmarknader, eftersom de dels har måttlig uteffekt och/eller verkningsgrad och dels görs av giftiga och sällsynta ämnen, vismut, bly och framförallt den extremt sällsynta metallen tellur. Att utöka tillämpningssnischen där termoelektriska komponenter används, även i ganska blygsam omfattning, skulle snabbt öka volymen, men detta kräver avsevärda framsteg.  Det här projektet syftar till strategier för minskning av värmeledningsförmågan i kombination med förbättrade elektriska egenskaper, med användning av multikomponentnitrider som modellsystem. Sökandenas bidrag har visat att kromnitridbaserade material uppvisar förvånansvärt bra termoelektriska egenskaper. För att göra banbrytande framsteg i fältet finns det ett behov av att skräddarsy sammansättning, oordning och elektronstruktur i materialen för att styra kombinationen av termiska och elektroniska transportegenskaper. Möjligheten att utnyttja magnetisk oordning och konfigurationsoordning tillsammans med den låga värmeledningsförmågan hos kromnitridbaserade material ger möjlighet för multikomponentlegering med övergångsmetaller i nitrider för att göra komplexa material med styrda egenskaper. Projektet omfattar grundläggande experimentella och teoretiska studier om multikomponentnitrider, och vi avser att implementera kvasi-tvådimensionella multikomponentstrukturer i lagrade nitrider. Visionen är en ny typ av komplexa nitrider med skräddarsydda termiska och elektriska egenskaper som realiseras med hjälp av tunnfilms- och 2D-syntesmetoder.
Abstract [en]
Controlling the combination of thermal and electrical properties in advanced materials is an important challenge in a wide range of scientific areas ranging from electronic appliances, high-power contacts and components,  thermoelectrics, and cooling. This proposal aims for strategies for the reduction of thermal conductivity in combination with improved electrical properties, using multicomponent nitrides as model systems. The applicants’ contributions have shown that chromium nitride-based materials exhibit surprisingly good thermoelectric properties and can be made as both n- and p-type materials. Groundbreaking advances will require tailoring of composition, disorder, and electronic-structure features to engineer the combination of thermal and electrical transport. The opportunity to exploit magnetic and configurational disorder together with the anomalously low thermal conductivity of CrN-based materials offers the opportunity for multicomponent alloying with late d-block elements in nitrides to induce complexity. The project comprises fundamental experimental and theoretical studies on CrN-based multicomponent and high-entropy alloy nitrides, and implementation of quasi-two-dimensional multicomponent structures in nanolaminated nitrides. The vision is a new type of sophisticated nitrides with tailored thermal and electronic properties realized using thin-film and 2D nonequilibrium synthesis methodology.
Alling, Björn
Principal InvestigatorEklund, Per
Coordinating organisation
Uppsala University
Funder
Period
2021-12-01 － 2025-11-30
National Category
Condensed Matter PhysicsOther Materials Engineering
Identifiers
DiVA, id: project:8611Project, id: 2021-03826_VR

Search in DiVA

Condensed Matter PhysicsOther Materials Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
v. 2.47.0
|
Accessibility
|
DiVA portal
|
DiVA Log in
|
Contact us
|
LiU University Library
|
SwePub
|
Uppsök