2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16170Dieses Projekt widmet sich der Untersuchung neuartiger, thermoelektrischer Hybridmaterialien bestehend aus nanostrukturiertem Silizium und funktionalisierten Polymeren. Zusammengefasst sollen die schlechten thermoelektrischen Eigenschaften von bulk-Silizium in Hybridsystemen bestehend aus porösen Siliziumsubstraten gefüllt mit leitfähigen Polymeren (z. B. PEDOT) überwunden werden. Das nanostrukturierte Substrat garantiert hierbei eine geringe thermische Leitfähigkeit als Grundvoraussetzung für exzellente thermoelektrische Materialien, wohingegen eine geeignete Wahl des Polymers die Optimierung elektrischer Eigenschaften erlaubt. Hergestellte Systeme werden in einer Kombination aus makroskopischen, thermoelektrischen Messmethoden und strukturellen bzw. dynamischen Untersuchungen mit Röntgen- und Neutronenstrahlung charakterisiert. Ziel ist es zu verstehen, wie makroskopische Größen, das sind u. a. elektrische Leitfähigkeit, thermische Leitfähigkeit und Seebeck-Koeffizient, in Bezug stehen zu elektronischer und phononischer Bandstruktur auf molekularer Ebene. Es wird angestrebt, umfassend zu untersuchen, wie sich die Eigenschaften der Hybridsysteme aus denen der Einzelkomponenten ergeben und vorhersagen lassen bzw. gegebenenfalls zu klären, wie vorteilhafte Synergieeffekte entstehen. Idealerweise, wird das Projekt neue Wege zur Herstellung effizienter thermoelektrischer Materialien aufweisen.The project objective is to develop and understand novel hybrid thermoelectric materials based on nanostructured silicon and functionalized polymers. In a nutshell, the notoriously bad thermoelectric performance of bulk silicon shall be overcome in hybrid systems consisting of porous silicon as host substrate and conductive polymers like PEDOT as guest molecules. Here the structured host guarantees at least very low thermal conductivity as prerequisite for an excellent thermoelectric material, whereas electrical properties can be favorably tuned by proper selection of the host molecules. We propose to combine a full macroscopic, thermoelectric characterization of synthesized hybrid samples with structural and dynamical studies by means of x-ray and neutron scattering experiments. Goal is a fundamental understanding of how macroscopic quantities like electrical conductivity, thermal conductivity and Seebeck coefficient relate to electronic band structure and phonon dispersion on a microscopic level. It will be comprehensively investigated, how the properties of host and guest relate to the properties of the hybrid systems and how synergy effects might arise. Ideally, this studies pave the route towards novel design strategies for more efficient thermoelectric materials.