단결정 단일 PbTe 나노선의 열전도도 측정

국문 초록 (Abstract)

suspended MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 이용하여 suspended MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 이용하여 chemical vapor transport법으로 성장된 단결정 PbTe 단일 나노선의 열전도도에 관한 연구를 수행하였으며, 이를 통하여 단결정 PbTe 나노선에서 크기효과(size effect)로 인한 열전도도 감소에 관하여 고찰하였다. 중고온 열전재료로서 대표적인 PbTe의 경우 높은 원자량(atomic weight)으로 인하여 낮은 열전도도가 예측되어 왔으며, 특히 PbTe 나노선에서는 크기효과(size effect)로 인하여 그 열전도도가 낮을 것으로 예상되어 왔다. suspended MEMS구조를 이용하여 기판의 열전달을 배재한 상태에서 단일 PbTe 나노선의 열전도도를 40 K에서 300 K 구간까지 직경별로 측정하였다. suspended MEMS 구조의 멤브레인과 나노선간의 열저항을 최소화시키기 위하여 dual-beam focused ion beam (dual-beam FIB)를 이용하여 Pt/C composite를 국부적으로 증착하여 thermal contact을 형성하였으며, 2차 thermal contact 형성을 통하여 멤브레인과 나노선간의 열저항이 단일 나노선 열전도도 측정에 영향을 미치지 못함을 확인하였다. 직경별로 측정된 단결정 PbTe 나노선의 열전도도가 나노선 직경이 감소함에 따라 일정한 비례관계를 가지고 감소함을 확인하였으며, 측정된 나노선중 가장 작은 직경(d=182 nm)의 나노선의 경우 벌크 PbTe 의 열전도도보다 낮은 약 1.3 W/m？K의 열전도도를 가져 경계 산란(boundary scattering)에 의해 열전도도가 감소하였음을 보여준다. 상기 결과는 단결정 PbTe 나노선이 매우 낮은 열전도도를 가져 차세대 초고효율 열전 재료로서 응용 가능함을 보여준다