สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

รายงานการวจย

การพฒนาวสดเทอรโมอเลกทรกประสทธภาพสงจากวสดทมความสามารถการสงผานความรอนตา Development of High-performance Thermoelectric Material with Low Thermal Conductivity Materials ดร.อดลย หาญวงมวง

ศ.ดร.สนต แมนศร ดร.เอนก เจรญภกด ดร.ณฐพงศ วงศดาเนน นายศวฒม พลอนทร นายแดงเดช แนนเกยง

ศนยวจยเทอรโมอเลกทรกและนาโนเทคโนโลย คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย สาขาวชาฟสกส คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย

งานวจยนไดรบทนสนบสนนการวจยสาหรบบคลากรมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

จากงบประมาณแผนดน ประจาปงบประมาณ พ.ศ. 2558

เดอน สงหาคม พ.ศ. 2558

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

รายงานการวจย

การพฒนาวสดเทอรโมอเลกทรกประสทธภาพสงจากวสดทมความสามารถการสงผานความรอนตา Development of High-performance Thermoelectric Material with Low Thermal Conductivity Materials ดร.อดลย หาญวงมวง

ศ.ดร.สนต แมนศร ดร.เอนก เจรญภกด ดร.ณฐพงศ วงศดาเนน นายศวฒม พลอนทร นายแดงเดช แนนเกยง

ศนยวจยเทอรโมอเลกทรกและนาโนเทคโนโลย คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย สาขาวชาฟสกส คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย

งานวจยนไดรบทนสนบสนนการวจยสาหรบบคลากรมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

จากงบประมาณแผนดน ประจาปงบประมาณ พ.ศ. 2558

เดอน สงหาคม พ.ศ. 2558

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ชองานวจย การพฒนาวสดเทอรโมอเลกทรกประสทธภาพสงจากวสดทมความสามารถการสงผานความรอนตา ชอหวหนาโครงการวจย ดร.อดลย หาญวงมวง ชอผรวมวจย ศ.ดร.สนต แมนศร

ดร.เอนก เจรญภกด ดร.ณฐพงศ วงศดาเนน นายศวฒม พลอนทร นายแดงเดช แนนเกยง

บทคดยอ

ประสทธภาพของวสดเทอรโมอเลกทรกสาหรบการประยกตใชนนถกคานวณโดยสมการ ZT= (S2)T/ โดย S คอคาซเบค คอคาความนาไฟฟา คอคาความสามารถสงผานความรอน และ T คอคาอณหภมสมบรณ จากสมการขางตน หากตองการทาใหวสดเทอรโมอเลกทรกมประสทธภาพสงนน ตองทาใหคา S และคา มคาสงในขณะเดยวกนตองทาใหคา มคาตา สาหรบงานวจยนนกวจยมความสนใจปรบปรงประสทธภาพของสารสารประกอบในกลม Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) เชน Bi-Te, Au-Tl-Te เพอพฒนาเปนวสดเทอรโมอเลกทรก

ประสทธภาพสงเพราะเชอวาสารประกอบกลมนนาจะมคา ตา สารประกอบเหลานถกเตรยมดวยการหลอมละลายเพอใหเกดการเชอมประสานเปนเนอเดยวกนของของแขงโดยการ เผาในระบบสญญากาศทอณหภมจดหลอมเหลว จากนนนากอนสารมาบดเพอขนรปใหเปนกอนทมความหนาแนนสงดวยวธบบอดและใหความรอนท ควบคมอณหภมและความดนได (hot pressing) จากนนนามาวเคราะหโครงสรางดวย XRD จากนนนามาวดคณสมบตทางเทอรโมอเลกทรกจากอณหภมหองถงอณหภมจดหลอมเหลว พบวาคา ทอณหภมหองนอยมากซงเปนผลดตอประสทธภาพของวสดเทอรโมอเลกทรก

The effectiveness of a material for thermoelectric applications is determined by the dimensionless figure of merit, ZT= (S2)T/, where S is the Seebeck coefficient, is the electrical conductivity, is the thermal conductivity, and T is the absolute temperature. Therefore, in order to obtain high performance thermoelectric materials, the large S and the high as well as the low are required. In order to improve the efficiency of TE, we focus attention on the Au-Tl-Te ternary compounds and Bi-Te binary compounds as new class of thermoelectric materials , because they would be considered to exhibit low . We prepared the

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

III

materials by using the solid state reaction method. The obtained ingots were crushed into fine powders, followed by hot pressing. The crystal structure was analyzed by XRD. The thermoelectric properties were measured at temperatures ranging from room temperature to melting point temperature. The room temperature value is extremely low. So, the efficiency of TE will be improved.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

กตตกรรมประกาศ

โครงการวจยน ได รบทนสนบสนนการวจยจากงบประมาณแผนดน ประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2558 มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม คณะผวจยขอขอบคณนกวจยและผชวยวจยของศนยวจยเทอรโมอเลกทรกและนาโนเทคโนโลย สาขาฟสกส คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ศนยวจยเทอรโมอเลกทรกส คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏสกลนคร ศนยวจยนาโนบรณาการ มหาวทยาลยขอนแกน สาขาฟสกส มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร และภาควชาฟสกส มหาวทยาลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง ทใหความชวยเหลอทงครภณฑและค าแนะน า และขอขอบคณ คณพอ คณแม ครบาอาจารย ภรรยาและลกๆ และทกก าลงใจในการดแลอยางอบอน

คณะผวจย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

สารบญ

หนา กตตกรรมประกาศ I บทคดยอ (ภาษาไทย-ภาษาองกฤษ) II สารบญ IV สารบญรปภาพ VI สารบญตาราง VII บทท 1 บทน า 1.1 หลกการและเหตผล 1 1.2 วตถประสงคของโครงการวจย 2 1.3 ขอบเขตของโครงการวจย 2 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบจากโครงการวจย 2 1.5 นยามศพทเฉพาะ 3 บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ 2.1 การค านวณโครงสรางอเลกทรอนกส 4

2.2 การค านวณสมบตเชงความรอนดวยวธพลศาสตรโมเลกล 11 2.3 วสดผนไฟฟาจากความรอน 13

2.4 สมบตผนไฟฟาจากความรอน 17 2.5 งานวจยทเกยวของ 20 บทท 3 วสด อปกรณ และวธด าเนนการวจย 3.1 การเตรยมสารตวอยาง 23 3.2 การวเคราะหโครงสรางผลก 24

3.3 การวดความหนาแนน 25 3.4 การวดความแขงระดบจลภาคแบบวกเกอร 27

3.5 โครงสรางสารประกอบ 28 3.6 วดสมบตผนไฟฟาจากความรอน 29 3.7 วดคณสมบตการสงผานความรอนของสาร 30

บทท 4 ผลการวจยและอภปรายผล 4.1 การวเคราะหโครงสรางผลก 32

4.2 การวดความหนาแนนและความแขงแบบวกเกอร 32 4.3 การวดสมบตเชงการผนไฟฟาจากความรอนของสารประกอบ Au-Tl-Te Ternary Compound และ 0.1% x-doped Bi-Te Binary Compound 34

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

V

บทท 5 สรปผลและขอเสนอแนะ สรปผลการวจย 36 เอกสารอางอง 38 ภาคผนวก 40

ภาคผนวก ก การเผยแพรผลงานวจย ภาคผนวก ข ประวตคณะผวจย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

สารบญตาราง

หนา ตารางท 2.1 แสดงการเปรยบเทยบสมบตการผนไฟฟาจากความรอนของโลหะ สารกงตวน าและฉนวนท 300 K 16 ตารางท 4.1 ความหนาแนนและความแขงแบบวกเกอร 34 ตารางท 4.2 ความหนาแนนของ x-doped Bi-Te ทไดจากการเตรยม 35

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

สารบญรปภาพ หนา รปท 2.1 (ก) แสดงการเปลยนกระแสไฟฟาเปนความเยน (ข) แสดงการเปลยนความรอนเปนกระแสไฟฟาของ วสดผนไฟฟาจากความรอน 13 รปท 2.2 ความสมพนธของวสดผนไฟฟาจากความรอนกบคาสมประสทธซเบค สภาพน าไฟฟาและสภาพน าความรอนของวสดผนไฟฟาจากความรอน 15 รปท 2.3 แสดงไดอะแกรมการวดสภาพตานทานไฟฟา 18 รปท 2.4 แสดงเครองมอทใชวดการแผความรอนดวยเครองเลเซอรแฟรซ 19 รปท 2.5 แสดงเทคนควธขวไฟฟาสจด 20 รปท 2.6 คา ZT ของ Ag9TlTe5 เทยบกบวสดเทอรโมอเลกทรกทคนพบและ ถกน ามาใชงานในปจจบน 21 รปท 2.7 คา ZT ทถกท านายไวเชงทฤษฏ และทท าไดส าเรจแลว 22 รปท 2.8 คา Thermal conductivity )( ของสารกลม Ag-x-Te และ Tl-x-Te 22 รปท 3.1 วธการเตรยมสาร 23

รปท 3.2 เครอง X-RAY DIFFERACTOMETER (XRD) รน XRD6100 บรษท Shimadzu ของศนยวจยเทอรโมอเลกทรก มรภ.สกลนคร 24

รปท 3.3 หลกการท างานของเครอง X-Ray diffractrometer 25 รปท 3.4 เครองตดสาร ศนยวจยเทอรโมอเลกทรก มรภ.สกลนคร 26 รปท 3.5 เครองขดสาร ศนยวจยเทอรโมอเลกทรก มรภ.สกลนคร 26 รปท 3.6 เครองวดความหนาแนน 27 รปท 3.7 เครองวดความแขง 25 รปท 3.8 Diagram of an SEM. 28 รปท 3.9 เครองวดสมประสทธซเบคและสภาพตานทานไฟฟา 29 รปท 3.10การวดสภาพตานทานไฟฟา 30 รปท 3.11Schematic view of the laser flash method 31 รปท 4.1 รปแบบการเลยวเบนของรงสเอกซทมมตกกระทบ 2 ในแตละระนาบผลกของสารประกอบ (a) Au-Tl-Te และ (b) x-doped Bi-Te 32

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

VII

สารบญรปภาพ (ตอ) หนา

รปท 4.2 รปทรงของกอนสารประกอบ (a) AuTlTe และ (b) x-doped Bi-Te 33 รปท 4.3 รอยกดของหวกดระดบไมโครบนผวของสารประกอบ (a) AuTlTe และ (b) x-doped Bi-Te 33 รปท 4.4 ภาพถายผว ภาพถายผว และการ Mapping เพอดความสมบรณของการเรยงตวของอะตอมในสาร ประกอบ AuTlTe ดวย SEM 34 รปท 4.5 ภาพถายผว และการ Mapping เพอดความสมบรณของการเรยงตว ของอะตอมในสารประกอบ x-doped Bi-Te ดวย SEM 34 รปท 4.6 (a) ความสมพนธของสภาพตานทานไฟฟากบอณหภมของ AuTlTe (b) ความสมพนธของสมประสทธซเบคกบอณหภม และ (c) ความสมพนธของเพาเวอรแฟคเตอรกบอณหภม 36 รปท 4.7 ความสมพนธของสภาพการสงผานความรอนกบอณหภมของ AuTlTe ทความหนาแนนตางๆ 37 รปท 4.8 ความสมพนธของสภาพการสงผานความรอนกบอณหภมของ x-doped Bi-Te ทความหนาแนนตางๆ 37

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 1

บทน ำ

1.1 หลกกำรและเหตผล การวจยในศตวรรษท 20 นนไมมพรมแดนแหงศาสตรและแขนงวชามากน เปนการวจยท

หลอมรวมองคความรทกศาสตรเขาดวยกนเพอใหการวจยนนเกดประโยชนสงสดกบมนษยชาต ดงนนการเรมตนวจยหลอมรวมองคความรในศาสตรทใกลเคยงกน นาจะประสบความส าเรจเรวทสด เชน คณตศาสตร ฟสกส ซงจดอยในกลมวทยาศาสตรกายภาพเหมอนกน เพอชวยแกปญหาของโลกใบน เชน ภาวะโลกรอน เปนภาวะวกฤตททกคนในโลกใบนตองชวยกนแกไข โดยเฉพาะฟสกสตองการเปลยนวกฤตนใหเปนโอกาส น าพลงงานความรอนทไดรบมาใชใหเกดประโยชนโดยเปลยนพลงงานความรอนใหเปนพลงงานไฟฟาและท าความเยน ซงกระบวนการดงกลาวจะขาดองคความรทางดานคณตศาสตรไมไดจงมความจ าเปนอยางยงทนกคณตศาสตรจะชวยวจยเชงทฤษฎ ค านวณหาสมบต และความเปนไปไดของวสดทนกฟสกสคดทจะท าการทดลองหรอประดษฐขนมา เพอใหการทดลองนนเกดขอผดพลาดนอยทสด และเกดประโยชนสงสดตอมวลมนษย โดยเฉพาะดานพลงงานทผคนในโลกตองการบรโภคอกเปนปรมาณมาก และทส าคญตองเปนพลงงานสะอาด งายตอการบ ารงรกษา และราคาถก วสดผนไฟฟาจากความรอนสามารถผนความรอนใหเปนกระแสไฟฟาและผนกระแสไฟฟาใหเปนความเยนได ขบวนการผนไฟฟาจากความรอนนเกดขนภายในวสด ไมเคลอนท มราคาถก บ ารงรกษางาย มอายการใชงานยาวนาน ยงไปกวานนการเปลยนพลงงานดงกลาว เปนพลงงานสะอาดกอของเสยหรอกอมลพษตอสงแวดลอม ถงแมวาประสทธภาพไมสงมากเรากสามารถประยกตใชอปกรณผนไฟฟาจากความรอนได เชน เครองกระตนหวใจ นาฬกาขอมอ หมวกระบายความรอน ตเยน และรถยนตทใชพลงงานจากอปกรณผนไฟฟาจากความรอน

เนองจากกระบวนการประดษฐอปกรณผนไฟฟาจากความรอนจะตองศกษาทกดานใหถองแท เพอลดปญหาและประหยดเวลา คณะผวจย จงสนใจศกษาสมบตผนไฟฟาจากความรอนของสารประกอบ Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) ส าหรบท าเปนสารเทอรโมอเลกทรกประสทธภาพสงทงดานทฤษฎ และการทดลอง เนองจากสารประกอบ Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) สามารถเตรยมในรปพหผลก และมสมบตทางไฟฟาดจากการอางองและการสบคนขอมล เพอพฒนาเปนเครองก าเนดผนไฟฟาจากความรอนตอไป

1.2 วตถประสงคของโครงกำรวจย 1.2.1 ค านวณโครงสรางอเลกทรอนก และท านายสมบตเทอรโมอเลกทรก เพอคดเลอกวสดเทอรโมอเลกทรกตงตนทมประสทธภาพสง ทอณหภมสง (> 300 องศาเซลเซยส) จากสารกงตวน า ในโครงการนสนใจศกษาสารประกอบ Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2

2. สงเคราะหและวดคณสมบตทางไฟฟาและความสามารถการสงผานความรอนของวสดเทอรโมอเลกทรกของวสดทเลอก 3. ปรบปรงประสทธภาพสารเทอรโมอเลกทรก เพอประดษฐเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลก ทรกตนแบบ เพอสรางแหลงพลงงานทดแทนและสะอาดในรปแบบใหม

1.3 ขอบเขตของโครงกำรวจย ใชโปรแกรมค านวณโครงสรางอเลกทรอนกเพอท านายสมบตเทอรโมอเลกทรกและคดเลอกวสด

เทอรโมอเลกทรกชนดเอน และ ชนดพตงตน แลวท าการสงเคราะหและวดสมบตโมอเลกทรกของวสดเทอรโมอเลกทรก ปรบปรงประสทธภาพ และท าการประดษฐเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรกตนแบบ เพอสรางแหลงพลงงานทดแทนและสะอาดในรปแบบใหมรวมทงการประยกตใชเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรกในอนาคต

1.4 ประโยชนทคำดวำจะไดรบจำกโครงกำรวจย 1.4.1 องคความร (ระบชอเรอง) การค านวณโครงสราง, สมบตความรอน, สมบตเทอรโมอเลกท

รก, วสดเทอรโมอเลกทรก เครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรก และการประยกตเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรก

1.4.2 ตนแบบเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรกอณหภมสงเพอพฒนาส ภาคอตสาหกรรม (Industrial scale) การประยกตใชเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรกในภาคสนาม (Pilot scale) จากการสงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรกในหองปฏบตการ (Laboratory scale) วสดเทอรโมอเลกทรกชนด p และ n และเซลลเทอรโมอเลกทรก

1.4.3 บทความทางวชาการระดบนานาชาต เชน Journal of Alloys and Compounds, Journal of Theoretical and Computational Chemistry, Physica Status Solidi rrl, Applied Physics Letter, Materials Transactions, Jpn. J. Appl. Phys., J. Electon. Matr., Journal of Thermoelectricity, Advanced Materials Research และ Science วารสารในประเทศ วารสารมหาวทยลย, ส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต และวารสารหนวยงานของรฐและเอกชน เอกสารประกอบการประชม/สมมนาระดบนานาชาต International Conference Thermoelectric , Materials Research Society Meeting, TSJ, PACRIM, AMR เอกสารประกอบการประชม/สมมนาในประเทศ วทท. การประชมวชาการของสาขาทเกยวของ บทความในหนงสอพมพและเอกสารอนๆ (เชน จดหมายขาว สอวทย สอโทรทศน การแถลงขาว Media Forum นทรรศการ/การแสดงผลงาน) แสดงผลงานในงานทางวชาการ

1.4.4 สทธบตร/อนสทธบตร/เครองหมายการคา จ านวนการยนขอสทธบตรเปนเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรก

1.4.5 สงประกวดรางวลและเกยรตบตร สงประดษฐเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรกราคาถก 1.4.6 รายงานวจยฉบบสมบรณ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

3

1.4.7 วจย และวทยานพนธของนกศกษาปรญาตร และโท เกยวกบการค านวณโครงสรางอเลกทรอนกของวสดเทอรโมอเลกทรก การสงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรกชนดพ และชนดเอน ของมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

1.4.8 หนงสอ/ต าราวชาการ [Copyright] เกยวกบการค านวณโครงสรางอเลกทรอนกของวสดเทอรโมอเลกทรก การสงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรกชนดพ และชนดเอน และเครองก าเนดไฟฟาเทอร//โมอเลกทรก

1.4.9 การผลตบคลากรระดบปรญญาตร และโท ทางดานฟสกสโดยเนนพลงงานทดแทนดานการผลตกระแสไฟฟาจากเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรก

1.4.10 พฒนาความสามารถของบคลากรรวมวจยทงในและตางประเทศ 1.4.11 จ านวนหลกสตรการสอนระดบปรญญาโท 1 หลกสตร 1.4.12 การฝกอบรมเกยวกบการค านวณโครงสรางอเลกทรอนกของวสดเทอรโมอเลก ทรก, การ

สงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรก และเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรก 1.4.13 ใหบรการปรกษาทางเทคโนโลยการค านวณโครงสรางอเลกทรอนกของวสดเทอรโมอเลก

ทรก การสงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรก และเครองก าเนดไฟฟาเทอรโมอเลกทรกแกนสต นกศกษา และผสนใจทงภาครฐและเอกชน

1.5 นยำมศพทเฉพำะ 1.5.1 วสดผนไฟฟาจากความรอน (Thermoelectric materials) หมายถง วสดทสามารถผนความรอนใหเปนพลงงานไฟฟาโดยการสนสะเทอนของโครงสราง และการเคลอนทอเลกตรอนภายในของวสดผนไฟฟาจากความรอน 1.5.3 พลศาสตรโมเลกล เปนวธในการใชค านวณหาสมบตเชงความรอนของวสดผนไฟฟาจากความรอน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

ในบทนไดกลาวถงทฤษฎการค านวณโครงสรางอเลกทรอนกส การค านวณสมบตเชงความรอนดวยวธพลศาสตรโมเลกล วสดผนไฟฟาจากความรอน การวดสมบตผนไฟฟาจากความรอน และงานวจยทเกยวของของสารประกอบ Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) มรายละเอยดดงน

2.1 การค านวณโครงสรางอเลกทรอนกส โครงสรางอเลกทรอนกส (electronic structure) คอ การกระจายของอเลกตรอนในออรบทล

ของอะตอม การค านวณโครงสรางอเลกทรอนกสของสารท าไดโดยใชโปรแกรม Fortran 98 ทมวธ Hartree-Fock (HF) และวธ Density Functional Theory (DFT) ซงคาพลงงานรวมทไดจากวธ DFT จะมคานอยกวาคาพลงงานรวมทไดจากวธ HF ส าหรบทก ๆ โครงสรางทมคาพลงงานรวมต าสด และเมอวเคราะหหาคาชองวางพลงงาน (energy gap) จะมการแบงแถบวาเลนซกบแถบน าอยางชดเจน วธดวเอกซอลฟาใชออกแบบคลสเตอรโมเดล ระดบพลงงาน ความหนาแนนสถานะ และฟงกชนคลน สามารถแสดงสมบตทางฟสกสและเคม โดยเฉพาะโครงสรางทางอเลกทรอนกสและวเคราะหสมบตของวสดผนไฟฟาจากความรอน วธดว เอกซอลฟา พจารณาความหนาแนนของอเลกตรอนในระบบทรงกลม (spherical

system) ซงมปรมาตรของทรงกลมเปน 34

3r และความหนาแนนอเลกตรอน ซงความหนาแนน

ประจ (charge density) ของอเลกตรอน ( ) ทอยในออรบทลหาไดจาก

*( ) ( )i i

i

r r (2.1)

จากสมการ (2.1) และมความสมพนธกบปรมาตรดงสมการความหนาแนนเปน m

V โดยท

อเลกตรอนจะมการสปนขนและลงจะไดความหนาแนนอเลกตรอนสปนขนเปน และความหนาแนน

อเลกตรอนสปนลงเปน เมอคดตามความสมพนธกบปรมาตรดงสมการความหนาแนนจะไดความ

หนาแนนอเลกตรอนสปนขนหรอสปนลงเปนสมการ (2.2)

3

3,

4

m

r

(2.2)

เมอ r คอ รศมหรอระยะจากจดกงกลางถงบรเวณผวของทรงกลม

ความสมพนธกบปรมาตรดงสมการความหนาแนนจะไดความหนาแนนอเลกตรอนสปนขนและลง ซงคดปรมาตรรวมของสปนขนและลงของอเลกตรอนเปนดงสมการ (2.3)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

5

3

3

8

m

r

(2.3)

ดงนนเพอใหงายตอความเขาใจ จงจะพจารณากรณเฉพาะความหนาแนนอเลกตรอนสปนขน

ซง

แทนคาของ m เมอก าหนดให

0

11

4e m

(2.4)

เมอ

0 คอ สภาพยอมของสญญากาศ (permittivity of vacuum) 8.8542×1012 F m1

สมการ (2.2) เขยนใหมจะไดวา

341

3r

(2.5)

จากสมการ (2.5) จะไดคาของรศมของทรงกลม เปนดงสมการ (2.6)

1/33( )4

r

(2.6)

แตเนองจากพลงงานศกยมคา 3/ r ในหนวยอะตอมแทนคา r ดวยสมการ (2.6) จะไดวาพลงงานศกยของอเลกตรอนสปนขน ( )U

และพลงงานศกยของอเลกตรอนสปนลง ( )U

ดงน

พลงงาน = 1/3

43

3U

(2.7)

ซงพลงงานศกยเปน 3

xU U

ดวยวธ Xα (Slater. 1974 : 24) ไดวา

1/34

93x

U

(2.8)

และ

1/34

93x

U

(2.9)

ดงนน จะไดพลงงานรวมโดยวธดวเอกซอลฟาไดจากการใชฮารมลโทเนยนดงสมการ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

6

* 2 * *

*

1 2

, 12

1 1

2 2

1 2( ) (2) (1) (2)

2

2(pairs , )

i i i i i N i i i e i

i i i

i j si sj i j i

i j

a b

ab

EHF n dV n V dV n V dV

n n m m dV dVr

Z Zab a b

r

(2.10)

เมอ 1

2 aN

a a

ZV

r ,

eV และ (1) (1) (1) (1)i N e XiV V V V และ ( )si sjm m แสดง

เลขควอนตมสปน (spin quantum numbers) ของอเลกตรอน i และ j โดยท sim หรอ sjm

คอคของออรบทลสปน เมอออรบทลสปน i

* 2 *

1

1 2

12

1

21

2

1 2(1) (2)

2

1(1) (1) (1) (1)

2

2(pairs , )

ai i i i i i

i i a a

x x

a b

ab

ZEX n dV n dV

r

dV dVr

U U dV

Z Zab a b

r

(2.11)

แทน

xU

และ

xU

จากสมการ (2.10) ในสมการ (2.11) จะได

* 2 *

1

1 2

12

1/34/3 4/3

1

21

2

1 2(1) (2)

2

9 3(1) (1)

2 4

2(pairs , )

ai i i i i i

i i a a

a b

ab

ZEX n dV n dV

r

dV dVr

dV

Z Zab a b

r

(2.12)

เมอเขยนใหอยในรปสมการชเรอดงเงอรจะไดวา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

7

2 *

1 2

1 12

1/3

21 2(1) ( ) (1) ( ) (2) (2) (1)

2

3 (1)6 (1) (1)

4

ai i j j j i

a

i i i

Za j n dV

r r

(2.13)

ในกรณทคดทงสปนขนและสปนลงจะไดรปสมการชเรอดงเงอรเปน

2 *

1 2

1 12

1/3

21 2(1) ( ) (1) ( ) (2) (2) (1)

2

3 (1)3 (1) (1)

8

ai i j j j i

a

i i i

Za j n dV

r r

(2.14)

ดงนนสมการในเทอมแลกเปลยนพลงงานศกยกรณเฉพาะอเลกตรอนสปนขนจงเปน

1/33

6 (1)4X

V

(2.15)

และเทอมแลกเปลยนพลงงานศกยกรณรวมอเลกตรอนสปนขนและลงเปน

3/1

)1(8

33

XV (2.16)

สมการ (2.15) และ (2.16) แสดงศกยทขนกบตวแปรแอลฟาโดยในอะตอมขนาดใหญ (heavy atoms) คาตวแปรแอลฟามคาประมาณ 0.7 โดย J.C. Slater (Slater. 1976: 13) จงเรยกเทอมพลงงานศกยวา พลงงานศกยของสแลเทอร (Slater potential energy) และเรยกวา การประมาณคาของฮารทร-ฟอก-สแลเทอรทสามารถน ามาใชในวธดวเอกซอลฟา การจ าลองโครงสรางอเลกทรอนกสดวยวธดวเอกซอลฟา จ าลองบนพนฐานของฮารทร-ฟอกซ-สแลเตอร มวธการดงน ส าหรบอะตอมหลายอเลกตรอนม n อเลกตรอน โดยมฟงกชนคลนของอะตอมอยในรปผลคณของฟงกชนคลน 1 อเลกตรอน มสมการเปน

1 2(1) (2)... ( )atom N N (2.17) เมอ atom คอ ฟงกชนคลนของอะตอม 1(1) คอ ฟงกชนคลนของอเลกตรอน 1e อยในออรบทล (1) 2 (2) คอ ฟงกชนคลนของอเลกตรอน 2e อยในออรบทล (2)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

8

ซงออรบทลเหลาน คอ

1 2, ,..., N เปนฟงกชนคลนทเปนเชงตงฉากปกตซงกนและกน ดงนน 2

1 (1) คอ การแจกแจงความนาจะเปนของอเลกตรอน 1e ในออรบทล (1) ถาสมมตวา อเลกตรอน 1e อยทจดจ ากดจดหนงในปรภม พลงงานศกยของอเลกตรอน 1e ในสนามของอเลกตรอน

2e จะได

2

12 2 2

0 12

1(2) (2)

4

eU

r (2.18)

และพลงงานศกยของอเลกตรอน 1e ทเกดจากอนตรกรยากบอเลกตรอนอนกมเชนกน ดงนนจะไดพลงงานศกยทงหมดของอเลกตรอน 1e ทเกดจากอนตรกรยากบอเลกตรอนใด ๆ ie เปนดงสมการ (2.19)

2 2

1

10 1 0 1

1( ) ( )

4 4i i

i i

Ze eU i i

r r

(2.19)

เมอ 1ir คอ ระยะหางระหวางอเลกตรอน i และอเลกตรอน 1e พลงงานศกยทงหมดของอเลกตรอนใด ๆ ทเกดจากอนตรกรยากบอเลกตรอนใด ๆ je จะเปน

2 2

0 0

1( ) ( )

4 4i j j

i ji ij

Ze eU j j

r r

(2.20)

โดยท ijr คอ ระยะหางระหวางอเลกตรอนใด ๆ ie และ je เปนพลงงานศกยทงหมดของอเลกตรอนตามฟงกชนคลนอเลกตรอนหนง ๆ ทเคลอนทในสนามศกยดงสมการ (2.20) จะไดจากผลเฉลยของสมการชเรอดงเงอรของแตละอเลกตรอน คอ

22H ( ) ( ) ( )

2i i i i i ii U i i

m

(2.21)

เมอ i เปนพลงงานของออรบทล ( )ii ซงเปนฟงกชนทถกท าใหเปนปกตแลว จะไดสมการชเรอดงเงอรเปนดงสมการ (2.21) จะมจ านวน n สมการ โดยทฮารทรไดเสนอวธการแกสมการชเรอดงเงอรเหลานไวดงน 1. เลอกออรบทลหนงใหเปน i ส าหรบออรบทลทเหลอคอ 1 2 1 1, ,... , ,...i i n จะเลอกใชฟงกชนคลนทเหมาะสมเชน ออรบทลชนดสแลเทอร (Slater type orbital, STO) หรอออรบทลชนดเกาส (Gauss type orbital, GTO) เพอน าฟงกชนคลนเหลานไปหาพลงงานศกยของ ie ตามสมการ (2.19) ดวยวธเชงตวเลข (numerical method) และน าคาพลงงานศกยทไดไปหาฟงกชน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

9

คลนของออรบทลทเราเลอกไวแลวตอนแรกตามสมการ (2.20) แลวเปลยนไปหาคาของออรบทลอน ๆ จนครบทกออรบทลจะไดฟงกชนคลนออกมา n ฟงกชนแตกตางไปจากฟงกชนทเลอกและก าหนดไวแตแรก 2. ใชฟงกชนคลนทไดมาท าการจ าลองซ าดวยวธการเดยวกบขอ 1 ซงแตละออรบทลจะไดฟงกชนคลนใหมทแตกตางไปจากเดม และท าการจ าลองซ าจนกระทง ฟงกชนคลนของแตละอเลกตรอนไมเปลยนแปลงอกตอไป หรอคลองจองในตว (self-consistent) เรยกฟงกชนคลนเหลานนวาฟงกชนคลนทคลองจองในตว (self-consistent wave functions) หรอสนามคลองจองในตว จงเรยกวธนวา วธการสนามคลองจองในตว โดยท / / /

1 2(1) (2)... ( )N N เปนฟงกชนคลนในตวไดดวยวธการทอธบายมาแลวจะไดฟงกชนคลนของอะตอมทเปนผลคณของออรบทลเหลาน คอ

/ / / /(1) (2)... ( )atom i j N N (2.22) จะหาพลงงานของอะตอมนจาก / /Hatom atom

2 2 2

/ / / 2 / / /

1 2 1 2

0 0

1 1 1(1) (2).... ( ) (1) (2).... ( )

2 4 2 4N i N

i i ji i ij

Ze eN N

m r r r

2 2 2

/ 2 / / /

0 0

1 1( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2 4 2 4i i i i j i j

i i ji ij

Ze ei i i j i j

m r r (2.23)

โดยท i j จากสมการ (2.23) ถา i เปนฟงกชนคลนทสอดคลองในตว คอเปน /

i เมอคณดวย /

i แลวท าปรพนธ จะได

2

/ / 2 /( ) ( )2

i i i i ii U im

2 2 2

/ 2 / / / / /

0 0

1( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2 4 4i i i i j i j

j ii ij

Ze ei i i j i j

m r r

(2.24)

เมอ /

i คอ พลงงานของออรบทลทในตว / ( )i i จะได

2/ / /

0

1 1( ) ( ) ( ) ( )

2 4i i j i j

i i j ij

ei j i j

r (2.25)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

10

เนองจากพลงงาน /

i เปนอนตรกรยาระหวางอเลกตรอนทนบ 2 ครง จงตองน าพลงงานสวนทเพมเตมมาลบออก ถาเปนการดงอเลกตรอน ke ออกจากออรบทล k จนถงระยะอนนต เราเรยกวา อะตอมเกดการแตกตวเปนไอออน (ionization) ถาไมค านงถงการเปลยนแปลงของออรบทลใด ๆ จะไดพลงงานของไอออนนจาก

2/ / /

0

1 1( ) ( ) ( ) ( )

2 4ion i i j i j

i k i k j k ij

ei j i j

r

2 2/ 2 / / / / /

0 0

/

1( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2 4 4k k k k j k j

j kk jk

k

Ze ek k k j k j

m r r

(2.26)

เมอเทอม /

k คอ พลงงานการแตกตวเปนไอออน แตอเลกตรอนตาง ๆ ในฟงกชนคลน / ไมมโอกาสสลบออรบทลกนเลย นนคอ ถาเปน 1(1) หมายความวา อเลกตรอน 1e ตองอยในออรบทล 1 เทานน แตจากหลกการสมมลของเพาล ฟงกชนคลนหรอออรบทลตองมสมบตปฏสมมาตรกบการสลบออรบทลของอเลกตรอนดวยเหตน ฟอก จงเสนอใหใชฟงกชนคลนทสามารถสลบออรบทลของอเลกตรอนได คอ แทนทจะจ ากดเปน / / /

1 2(1) (2)... ( )N N เทานน เขยนในรปของฟงกชนคลนเชงตวก าหนดของสแลเทอร คอ

1 1 2 2 /2 /2

1(1) (2) (3) (4)..... ( 1) ( )

!atom N Nn N

n (2.27)

เราจงเรยกวธการนวา วธการฮารทร-ฟอก ซงกลาวไดวาเปนวธการหาฟงกชนคลนทเหมาะสมทมประสทธภาพสง

2.2 การค านวณสมบตเชงความรอนดวยวธพลศาสตรโมเลกล การค านวณหาสมบตเชงความรอนของวสดผนไฟฟาจากความรอน เราใชการค านวณดวยวธ

พลศาสตรโมเลกลในโปรแกรม XD FORTRAN–386 มหลกการและมทฤษฎดงน สนามฟงกชนแบบมอสประยกตใชฟงกชนแบบบสชง-อดะตามสมการ (2.28)

**

60

2

exp22expexp)()( ijijijijijijij

ij

ji

ji

ijji

ji

ij

ji

ij rrrrDr

cc

bb

raabbf

r

ezzrU

, (2.28)

เมอ iz และ jz คอ อนภาคประจไฟฟาในไอออนตวท i และตวท j ijr คอ ระยะอนเตอรอะตอม i กบอะตอม j *

ijr คอ ความยาวพนธะของประจ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

11

0f คอ คาคงตวมคาเทากบ 4.1860 ijD และ ij คอ ความลกและรปราง

สมประสทธการขยายตวเชงเสน (linear thermal expansion coefficient : lin ) และ สภาพอดได (compressibility : ) สามารถค านวณไดจากสมการ

0

0 0

( ) - ( )1

( ) - lin

P

a T a T

a T T T

(2.29)

TP

Pa

Pa

)(

)(

3

0

(2.30)

เมอ )(Ta คอ แลตทซพารามเตอรทอณหภมใด ๆ )K(T 0T คอ อณหภมหอง )(Pa คอ แลตทซพารามเตอรทความดนใด ๆ )Pa(P 0P คอ ความดนบรรยากาศ

ความจความรอนทปรมาตรคงตว (heat capacity at constant volume : VC ) ความจความรอนในรปของการยดของแลตทซ (heat capacity of lattice dilational term : dC ) และความจความรอนทความดนคงตว (the heat capacity at constant pressure : pC ) สามารถค านวณไดจากสมการ

( )V

V

E TC

T

(2.31)

2(3 )lin

d

VTC

(2.32)

P V dC C C (2.33)

เมอ ( )E T คอ พลงงานภายใน V คอ ปรมาตรสาร คาสภาพน าความรอน (thermal conductivity : ) ค านวณโดย Green-Kubo

2 0( ) (0)

3 B

VS t S dt

k T

(2.34)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

12

เมอ

Bk คอ คาคงทของโบลตมน (1.38066x1023 J K1) ( )S t คอ ฟงกชนของตวคลาดเคลอนฟลกซความรอน (heat flux autocorrelation function)

1 1( ) ( )

2j j ij ij j

j j i j

S t e v r f vV

(2.35)

21 1

( )2 2

j j j ij av

i j

e m v u r e

(2.36)

เมอ

jm และ jv คอ มวลและความเรวของอะตอม

, ,ij ijr f u , คอ ระยะอนเตอรอะตอม i และอะตอม j แรง และฟงกชนศกยแบบบชชง–อดะ ตามล าดบ

ave คอ พลงงานเฉลยของระบบ

2.3 วสดผนไฟฟาจากความรอน วสดผนไฟฟาจากความรอนสามารถเปลยนความรอนไปเปนกระแสไฟฟาและเปลยนกระแสไฟฟา

เปนความเยน ซงวสดผนไฟฟาจากความรอนประกอบดวยชนดเอน (n-type) และชนดพ (p-type) มหลายกลม เชน (ZnO)5In2O3 [1-2] ในดานการท าความเยน เมอจายไฟฟากระแสตรงใหอปกรณผนไฟฟาจากความรอนแลวปมความรอนออกดานหนงท าใหอกดานหนงเยน เสมอนท าใหเกดการหมนเวยนของประจไฟฟาในวสดชนดเอนและวสดชนดพ สงผลใหอณหภมดานหนงรอนและอกดานหนงเยนลง ในดานการผลตกระแสไฟฟา เมอใหความรอนแกอปกรณผนไฟฟาจากความรอนดานหนงความรอนจะถายเทจากบรเวณทมอณหภมสงกวาไปยงบรเวณทมอณหภมต ากวา ความตางกนของอณหภมจะท าใหเกดแรงเคลอนไฟฟาและกระแสไฟฟา แสดงดงรปท 2.1

p-t

ype

HEAT absorbed

Cold

junction

Hot

junction

HEAT

rejected

Electrical power input

p-t

ype

n-t

ype

HEAT input

Electrical power output

I

Hot

junction

cold junction

Heat

REJECTED

n-t

ype

(ก) (ข)

รปท 2.1 (ก) แสดงการเปลยนกระแสไฟฟาเปนความเยน (ข) แสดงการเปลยนความรอนเปน กระแสไฟฟาของวสดผนไฟฟาจากความรอน [3]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

13

ถาน าคาแรงเคลอนไฟฟาหารดวยคาผลตางของอณหภมจะไดคาหนงทเรยกวา คาสมประสทธซ

เบค โดยเราเรยกวสดใดกตามทมคาสมประสทธซเบคไมเทากบศนย ว าเปนวสดผนไฟฟาจากความรอน ซงวสดผนไฟฟาจากความรอนทดตองมคาสมประสทธซเบคมาก เชน สารกงตวน า หรอกงโลหะ ปจจบนสามารถแบงวสดผนไฟฟาจากความรอนออกเปนกลมไดแก โลหะ สารกงตวน า และฉนวน 1. กลมโลหะ มเพยงสถานะใกลระดบเเฟรม (Fermi level,

FE ) จะมอทธพลท าใหคาสมประสทธซเบคมคาต ามาก [4] และคาสมประสทธซเบคส าหรบโลหะแบบวาเลนซเดยวทอณหภม 300 K ประมาณไดจากสมการ (2.37)

12 μVK5~~

F

BB

E

k

e

kS (2.37)

เมอ Bk คอ คาคงตวของโบลตซมนน (Boltzmann’s constant) 8.62×105 eV K1 FE คอ ระดบเเฟรม

ซงท าใหเราไดคา 2

4~ 9 10S

ZT

ทอณหภม 300 K จะเหนไดวา ZT มคาคอนขางต า

ดงนน โลหะจงไมใชวสดทเหมาะสมทสดส าหรบน ามาประดษฐอปกรณผนไฟฟาจากความรอน อยางไรกตาม โลหะมสภาพน าไฟฟาสงจงเหมาะส าหรบน ามาเพมประสทธภาพการน าไฟฟาของวสดผนไฟฟาจากความรอน 2. กลมสารกงตวน า มคาสมประสทธซเบคสงกวากลมโลหะโดยเฉพาะอยางยงเมอระดบเเฟรมวางอยลกลงไปภายในชองวางหวงหาม ทงนจะเหนไดชดเจนโดยการท าให ( / )F BE E k T ระดบเเฟรมแบบลดซงวดจากขอบของแถบการน าส าหรบอเลกตรอนหรอโฮลในหนวยของ Bk T มคามากขนในสมการ (2.38)

FB EQq

kS (2.38)

เมอ Q คอ พลงงานความรอนของการสงผาน ดงนน คาจ ากดของสมประสทธซเบคของกลมกงตวน าจะถกจ ากดโดยคาของชองวางพลงงาน ถาวสดผนไฟฟาจากความรอนมประจทงของอเลกตรอนและโฮลเกดขน สมประสทธของซเบคทไดจะเทากบผลรวมของการกระจายความสมพนธ NS และ PS นนคอ

PN

PPNN SSS

(2.39)

เมอ S คอ สมประสทธของซเบครวม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

14

NS คอ สมประสทธของซเบคเนองจากอเลกตรอน PS คอ สมประสทธของซเบคเนองจากโฮล N คอ สภาพน าไฟฟาเนองจากอเลกตรอน P คอ สภาพน าไฟฟาเนองจากโฮล สมประสทธของซเบคเนองจากอเลกตรอนและสมประสทธของซเบคเนองจากอเลกตรอนมเครองหมายตรงกนขาม จงท าใหคาสมประสทธของซเบครวมลดลง ซงจะขนกบอตราสวนของสภาพเคลอนทได (mobility) ของพาหะสมประสทธในแถบพลงงาน ดงนนคาสมประสทธซเบคสง ๆ ควรจะพบในวสดทมชองวางของพลงงานกวาง ๆ เชน วสดกงตวน าคอนไปทางฉนวนหรอกลมฉนวนทมคาเเฟรมมาก ๆ 3. กลมฉนวน มชองวางพลงงานกวางมาก ๆ มคาสมประสทธซเบคสงในระดบ 1 mV หรอสงกวาได อยางไรกตามสภาพน าไฟฟาของฉนวนนนคอนขางต ามากอยในระดบ 1012 1cm1 หรออาจต ากวาน ดงนนอาจท าใหไดคา ZT ทต ามาก โดยทวไปแลวสมบตผนไฟฟาจากความรอนถกก าหนดในขอบเขตพฤตกรรมของอเลกตรอนในวสดผนไฟฟาจากความรอน สามารถพจารณาดงรปท 2.2 และสามารถสรปสมบตผนไฟฟาจากความรอนไดดงตารางท 2.1 ซงเปนการเปรยบเทยบสมบตผนไฟฟาจากความรอนส าหรบโลหะ สารกงตวน า และฉนวนทอณหภม 300 K

รปท 2.2 ความสมพนธของวสดผนไฟฟาจากความรอนกบคาสมประสทธซเบค สภาพน าไฟฟาแล สภาพน าความรอนของวสดผนไฟฟาจากความรอน [5]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

15

ตารางท 2.1 แสดงการเปรยบเทยบสมบตการผนไฟฟาจากความรอนของโลหะ สารกงตวน าและฉนวน

ท 300 K ทมา [6]

สมบต หนวย โลหะ สารกงตวน า ฉนวน S µVK1 ~5 ~200 ~1×103

ne Scm1 106 ~103 ~10-12

Le Wm1K1 ~ e ~ ~

Te

kBe

23

3

V2K1 ~7.3×106 ~4.4×106 ~4.4×106

Z K1 ~3×106 ~2×103 ~5×1017

โดยทวไปสมประสทธซเบคและสภาพน าไฟฟามการเปลยนแปลงในทางกลบกน จงท าใหการเพม

คา ZT เปนไปไดยาก อยางไรกตามทฤษฎดงเดมหลายทฤษฎทเกยวของกบวสดผนไฟฟาจากความรอนกลมสารกงตวน าประเภทแถบกวาง (broad band semiconductor) บอกเราไดวา สภาพเคลอนทของพาหะทมคาสง ๆ สามารถท าใหคาสมประสทธซเบคและสภาพน าไฟฟามคาสงได [7] จากผลนท าใหวสดโลหะผสมกงตวน า (alloy semiconductor material) และสารประกอบกงตวน า (compound semiconductor) มสภาพเคลอนทไดของพาหะสง ถกน ามาศกษาอยางกวางขวาง เชน บสมทเทลลไลด (Bismuth telluride, Bi2Te3) แอนทโมนเทลลไลด (Antimony telluride, Bi2Te3) เลดเทลลไลด (Lead telluride, เลดเทลลไลด) และโลหะผสมของสารกงตวน าซลกอน-เจอเมเนยม (Si-Ge) เปนตน โดยบสมทเทลลไลดและแอนทโมนเทลลไลดเปนวสดผนไฟฟาจากความรอนทดในอณหภม 300 K หรอทอณหภมหอง เนองจากมชองวางพลงงานทแคบประมาณ 0.1-0.15 eV ซงน าเสนอโดย I. G. Austin [8] สามารถถายโอนอเลกตรอนหรอโฮลไดด ท าใหคาสมประสทธซเบคไมสงมากนกและยงเปนไดทงวสดผนไฟฟาจากความรอนชนดพและเอน แตยงมสภาพน าความรอนสง และปญหาของบสมทเทลลไลด คอ ทอณหภมสงจะเปนสารพษเนองจากมการแผกมมนตภาพรงสและมประสทธภาพลดลง (Terasaki. 2005 : 339) ในขณะท เลดเทลลไลดเปนวสดผนไฟฟาจากความรอนทดในชวงอณหภม 300–700 K มชองวางพลงงานประมาณ 0.32 eV ท 300 K มคาสมประสทธซเบคสงกวา Bi2Te3 อยางไรกตามวสดทกลาวถงขางตนยงมปญหาตาง ๆ ส าหรบการน าไปประยกตใชงานจรงทงนเนองจากวสดเหลานมราคาแพงและตองการการปกปองผวจากการกลายเปนออกไซดหรอการกลายเปนไอ วสดบางชนดมขดจ ากดในเรองอณหภมภายใน ทงนเนองจากมการเปลยนเฟสทอณหภมสง

คณะผวจยมพนฐานการศกษาวสดเทอรโมอเลกทรกของ Ag-Ge-Te, Ag-Si-Te, PbTe, Ga-Te พบวา วสดตวอยาง มคา Dimensionless figure of merit (ZT) สง แสดงวามคาสมประสทธซเบคสง สภาพตานทานไฟฟาต าและมสมบตเชงกลด การวจยดงกลาวไดเผยแพรและลงตพมพบทความระดบนานาชาตในป 2550-2552 จ านวน 12 ฉบบ จากการศกษาเอกสารอางองและประสบการณการสงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรกท าใหคณะผวจยทราบวาสารกงตวน ากลม Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) มความเปนไปไดสงมากทจะใหประสทธภาพทางเทอรโมอเลกทรกสง โดยเฉพาะความพเศษของสารกลมนคอมคาสภาพการน าความรอน() ต า อนเนองมาจากการกระเจงของ โฟนอน (Phonon Scattering) จากการวงชนของโฟนอนกบอนภาคทก าลงเคลอนทอย เปนผลท าใหสภาพการน าไฟฟาด แตสภาพการน าความรอนต า ซงเปน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

16

คณสมบตทดของวสดเทอรโมอเลกทรก อกทงสารกลมนมจดหลอมเหลวสง จงเหมาะน ามาประยกตใชกบอตสาหกรรมในประเทศไทย คณะผวจยจงสนใจวสดเทอรโมอเลกทรกในกลมนเพอท าเปนสารตงตนในประเทศเองโดยไมตองซอจากตางประเทศ จากนนกจะหาวธการปรบปรงประสทธภาพใหสงขนและสรางชนดของวสดเทอรโมอเลกทรกตอไป 2.4 สมบตผนไฟฟาจากความรอน

2.4.1 สภาพตานทานไฟฟา สภาพตานทานไฟฟา คอ สวนกลบของสภาพน าไฟฟา สามารถอธบายไดใน

รปของอเลกตรอน วสดทเปนฉนวนเชน ยาง แกว อเลกตรอนในอะตอมถกยดเหนยวไวไมใหเคลอนทผานวสด ฉนวนจงมความตานทานสง สวนอเลกตรอนในตวน าถกยดเหนยวไวภายในหลวม ๆ จงเคลอนทในตวน าได แตไมเปนระเบยบนก เนองจากยงมการชนกนอย ความตานทานของตวน าจงเพมขนตามอณหภม เพราะความรอนมผลใหอเลกตรอนชนกนมากขน ส าหรบในตวน าทมสภาพน ายวดยง ไมมความตานทานไฟฟาเหลออยเลย เพราะอเลกตรอนเคลอนทเปนค ๆ โดยไมมการชนกน จงไมเกดพลงงานความรอนในตวน ายวดยง จากการทตวน ายวดยงมความตานทานเปนศนย ซงจะพบอยในกลมของสารตวน ายวดยง แสดงถงการน าไฟฟาไดด ถาใหไฟฟากระแสตรงแกตวน ายวดยงทขดเปนวงจรปด (closed loop) กระแสยอมไหลอยเชนนนตลอดไป โดยไมมการสญเสยไปเปนพลงงานความรอน โดยไมจ าเปนตองใหแรงเคลอนไฟฟาจากภายนอก หรออกนยหนงถาใหตวน ายงยวดมความตานทานทวดไดเปนคาจ ากดคาหนง กระแสทไหลในวงจะคอย ๆ ลดลงจนเปนศนย อยางไรกตาม วสดใดทมความตานทานทนอย ยงท าใหคาสมประสทธซเบคมาก จะสงผลใหประสทธภาพการผนไฟฟาจากความรอนสงขน ซงถอวาเปนคณสมบตทตองการมากของวสดผนไฟฟาจากความรอน

การวดสภาพตานทานไฟฟาดวยวธขวไฟฟาสจด (four-point-probe configuration) คอ การสงผานกระแสไฟฟาใหกบสารตวอยางแลววดความตางศกยไฟฟา แสดงดงรปท 2.3

Potential difference

l

Current Current

Sample A

L

รปท 2.3 แสดงไดอะแกรมการวดสภาพตานทานไฟฟา [9]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

17

จากรปท 2.3 เราสามารถหาความสมพนธของสภาพตานทานไฟฟาไดจากสมการ (2.40),

(2.41), (2.42) และ (2.43)

AR

L (2.40)

LR

A

(2.41)

เมอ 1

(2.42)

(2.39) แทน (2.38) จะได L

RA

(2.43)

เมอ 2L l A ส าหรบวสดผนไฟฟาจากความรอนจะมความตานทาน ( R ) ประมาณ

10 M

2.4.2 สภาพน าความรอน สภาพน าความรอนเปนการถายโอนความรอนจากบรเวณทมอณหภมสงสบรเวณทมอณหภมต า

ภายในตวกลางเดยวกน หรอระหวางตวกลางตางชนดทอยตดกนโดยอาศยผลของการเคลอนทของโมเลกลภายในตวกลาง การน าความรอนในของแขงเกดจากการสนของโมเลกล และการถายโอนพลงงาน เนองจากการเคลอนทของอเลกตรอนอสระ ในการวดสมบตสภาพน าความรอน จากการสงผานความรอนตวกลาง ถาตวกลางเปนอากาศ เราสามารถสงผานความรอนได 3 แบบ คอ การน าความรอน การพาความรอน การแผรงสความรอน ในระบบสญญากาศทมความดนต ากวา 10 ทอร การสงผานความรอนตอหนวยพนทมคาเทากบการน าความรอนระหวางสองพนผวทอณหภม 0T และ

1T ในการวดสภาพน าความรอน จากการสงผานความรอนผานตวกลาง เราสามารถสงผานความรอนได 3 แบบ คอ การน าความรอน การพาความรอน และการแผรงสความรอน ซงการค านวณหาสภาพน าความรอน สามารถหาไดจากสมการ (2.44)

pDC d (2.44)

เมอ D คอ การแผความรอน (thermal diffusivity) (cm2 sec1) pC คอ ความจความรอน (heat capacity) (J mol1 K1)

d คอ ความหนาแนน (density) (g cm3)

การวดการแผความรอน อาศยเครองเลเซอรแฟลช (laser flash method) ซงเปน เครองมอทอาศยการปลอยเลเซอร ใหเลเซอรไปกระทบกบผวของสารตวอยาง เสมอนการสงผานและแผความรอนออกมาจากสารตวอยางจนกวาหววดอนฟาเรด ( infrared detector) จะจบสญญาณความรอนได จงบนทกผลออกมา แสดงดงสมการ (2.45)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

18

1 2

2 21 2

max

1ln( ) ln 2

4

L Lt T

D D t

(2.45)

FurnaceLaserIR senser & Iris diargam

Sample

รปท 2.4 แสดงเครองมอทใชวดการแผความรอนดวยเครองเลเซอรแฟรซ

2.4.3 สมประสทธซเบค สมประสทธซเบคเกดขนเนองจากมความตางของอณหภม ความตางของอณหภมนนจะท าใหโฟ

นอนเคลอนทจากบรเวณทรอนกวาสบรเวณทเยนกวา แตอเลกตรอนอสระสามารถเคลอนทไดในทงสองทศทาง โดยอเลกตรอนกลมแรกจะเคลอนทจากบรเวณทรอนกวาสบรเวณทเยนกวา เนองจากถกขบเคลอนโดยพลงงานความรอนทไดรบ ตอมาการสะสมของอเลกตรอนรอนน จะท าใหอณหภมในเขตเยนสงขนและกอใหเกดแรงดนไฟฟา ( )V และคาสมประสทธซเบคจงถกนยามวา เปนอตราสวนของผลตางของความตางศกย ( )V กบผลตางของอณหภม ( )T ดงสมการ (2.46) และ (2.47)

VS

T

(2.46)

2 1

2 1

V VS

T T

(2.47)

การวดสมประสทธซเบคเปนการวดเพอหาคาความสมพนธระหวางความตางศกย

กบอณหภม โดยอาศยเทคนคขวไฟฟาสจด โดยใชเทอรโมคบเปลเปนตววดอณหภม ผลตางของอณหภมไดการปลอยกระแสไฟฟาเขาไป และผลตางของความตางศกยไดมาจากสญญาณจากเทอรโมคบเปล

จากรปท 2.5 เราจะหาความสมพนธของสมประสทธซเบค ไดจากสมการ (2.47)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

19

Copper stage

Sample

Heat source

“A”L

TO

T1

T 2

T3

รปท 2.5 แสดงเทคนควธขวไฟฟาสจด

2.6.4 ฟเกอรออฟเมรท

ฟเกอรออฟเมรทหาไดจากความสมพนธ 2S

ZK

หรอคาไดเมนชนเอสฟเกอร

ออฟเมรทหาไดจากความสมพนธ 2S T

ZTK

ซงทงคา Z และคา ZT เปนตวบอกประสทธภาพ

การผนความรอนเปนไฟฟาของวสดเราสามารถประมาณคา ZT ไดจาก 2

o

SZT

L T

เมอ oL คอคาคงทของเอเลนซ มคาประมาณ 2×108 V2K2

2.5 งานวจยทเกยวของ นบแตป ค.ศ. 1950 เปนตนมา วสดเทอรโมอเลกทรกถกสนใจจากนกวจยอยางแพรหลายทวโลก ถงปจจบนนสารทไดท าการวจยและน ามาใชประโยชนไดนน มคา ZT ประมาณ 1 ดงแสดงในรปท 2.6 ซงสารดงกลาวถกน ามาประยกตใชไดไมมากนกเพราะประสทธภาพไมสงมาก ดงนนถาเราสามารถคนหาสารตวใหมและมการปรบปรงประสทธภาพใหสงขนกจะท าใหการน ามาประยกตใชงานมความหลากหลาย และมประสทธภาพสงตามมา และเปนทนายนดททฤษฎไดท านายวา คา ZT ของวสดเทอรโมอเลกทรกนนสามารถพฒนาใหสงขนไดอยางไมมทสนสดดงรปท 2.7 ซงเปนแรงบลดาลใจและความทาทายของนกวจยทจะคนหาวสดเทอรโมอเลกทรกประสทธภาพสงขนไปอกอยางไมมทสนสดเชนกน

คณะผท าวจยมความสนใจสารประกอบกงตวน า Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) เพราะสารกลมนไดมนกวจยศกษาบางสวนแลวพบคณสมบตทนาสนใจส าหรบความเปนสารเทอรโมอเลกทรกคอสารกลมนมคาสภาพการน าความรอน () ต ามากดงแสดงในรปท 2.8 ซงเปนคณสมบตทดทจะท าใหไดคา ZT สง ยกตวอยางเชน Ag9TlTe5 คา ZT สงสด 1.23 ทอณหภม 700 K

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

20

รปท 2.6 คา ZT ของ Ag9TlTe5 เทยบกบวสดเทอรโมอเลกทรกทคนพบและถกน ามาใชงานในปจจบน [10-11] รปท 2.7 คา ZT ทถกท านายไวเชงทฤษฏ และทท าไดส าเรจแลว [12-19]

1940 1960 1980 2000 20200

1

2

3

4

Skutterudites

(Fleurial)PbTe alloy

Si0.8

Ge0.2

alloy

Bi2Te

3 alloy

Pb0.98

Tl0.02

Te

Future Potential

Quantum Dots

Quantum WellsZT

Year

0 200 400 600 800 1000 1200 14000.0

0.5

1.0

1.5

BiSb

Bi2Te

3

Ag9TlTe

5

PbTe

ZT

Temperature, T(K)

SiGe

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

21

รปท 2.8 คา Thermal conductivity )( ของสารกลม Ag-x-Te และ Tl-x-Te [20-26]

300 400 500 600 700 8000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

(W

m-1K

-1)

Temperature, T(K)

Ag9TlTe

5

Ag8Tl

2Te

5

AgTlTe

Tl9CuTe

5

Tl4PbTe

3

Tl9BiTe

6

Ag8GeTe

6

Ag8SiTe

6

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 3

วสด อปกรณ และวธด ำเนนกำรวจย

ในบทนไดกลาวถงวธด าเนนการวจยซงประกอบดวยวธการเตรยมสารตวอยาง การวเคราะหโครงสรางสารประกอบ และการวดคณสมบตเทอรโมอเลกทรกของสารประกอบ Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) มรายละเอยดดงน 3.1 กำรเตรยมสำรตวอยำง

รปท 3.1 วธการเตรยมสาร

สงเคราะหสารโดยการผสมสารใหอยในรปของสารประกอบลงในแทงซลกาทนความรอนไดมากกวา 1000 องศาเซลเซยส ดดอากาศออกโดยปม ซลแลวเผาทอณหภมเหนอจดหลอมเหลว อนนลเพอใหสารจบตวกนเปนเฟสเดยวทอณหภมใกล ๆ จดหลอมเหลว

น าสารทไดไปขนรปใหไดความหนาแนนมากทสด อาจจะโดยวธบบอดแลวอนนล หรอบบอดพรอมใหความรอน (Hot pressing method) หรอวธการอนๆ 3.2 กำรวเครำะหโครงสรำงผลก

ใชเครอง X-RAY DIFFERACTOMETER (XRD) รน XRD6100 บรษท Shimadzu ของศนยวจยเทอรโมอเลกทรก เพอวเคราะหโครงสรางผลกของสารประกอบ Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) ดวยเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซแสดงดงรปท 3.2 โดยน าสารประกอบทไดไปท าเปนผงแลววดความเปนเฟสเดยวของสารประกอบโดยวธการกระเจงของรงสเอกซ

Melted and

annealed

Made the powder

(Tl2Te)

Quartz

ampoul

es

(AuTe2) Seale

d

Hot-pressed T (oC)

Time

(h)

500

3 6 9 12 0

P

Sampl

e

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

24

รปท 3.2 เครอง X-RAY DIFFERACTOMETER (XRD) รน XRD6100 บรษท Shimadzu ของศนยวจยเทอรโมอเลกทรก มรภ.สกลนคร เทคนคการเลยวเบนรงสเอกซ เปนเทคนคทใชเพอการศกษาโครงสรางผลก ดการจดเรยงของอะตอมหรอโมเลกลของสารประกอบตาง ๆ และสามารถหาองคประกอบของธาตไดทงเชงปรมาณและเชงคณภาพโดยอาศยปรากฏการณการเลยวเบนของรงสเอกซ แสดงดงรปท 3.3 ซงประกอบไปดวยเครองก าเนดรงสเอกซ ซงท างานโดยการปลอยกระแสไฟฟาเขาขวแคโทดเพอใหปลอยอเลกตรอนออกมาโดยมความตางศกยระหวางขวแคโทดและขวแอโนดเปนตวเรงอเลกตรอนเพอวงเขาชนเปาทขวแอโนด (Cu) สงผลใหเกดการปลดปลอยรงสเอกซออกมาชนผานไปยงสารตวอยางและรงสเอกซทเลยวเบนออกจากสารตวอยางจะถกตรวจจบดวยอปกรณตรวจจบรงสเอกซ(detector) และอาศยกฎของแบรกกทกลาววา “รงสเอกซทสะทอนออกจากระนาบชดหนง ๆ จะแทรกสอดแบบเสรมกน เมอล ารงสทตกกระทบบนระนาบทตางกนมระยะทางทแตกตางกนเปนจ านวนเตมเทาของความยาวคลนของรงสเอกซ” โดยเมอมองผลกวาประกอบดวยระนาบของอะตอมซงสามารถสะทอนคลนทตกกระทบโดยมมมตกกระทบเทากบมมสะทอนคลนทสะทอนจากระนาบจะแทรกสอดกน ในเทคนคนตวอยางจะเคลอนไปเปนมม ในขณะทอปกรณตรวจวดรงสเอกซจะเคลอนทไป 2 เพอใหการเลยวเบนสอดคลองกบกฎของแบรกก (Bragg’s law)

2 sind n (3.1)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

25

รปท 3.3 หลกการท างานของเครอง X-Ray diffractrometer (http://chemwiki.ucdavis.edu/Analytical_Chemistry/Instrumental_Analysis/Diffraction/Powder_X-ray_Diffraction, 19 ธ.ค. 2555) 3.3 กำรวดควำมหนำแนน

กอนท าการวดความหนาแนนของสารสารประกอบ Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) ตองตดและขดสารตวอยางเครอง Low speed saw และเครอง variable speed grinder-polisher แสดงดงรปท 3.4 และ 3.5 แลวท าการวดความหนาแนนดวยเครอง Density Kit โดยการชงในอากาศและชงในน าเพอค านวณคาความหนาแนนเราท าการวด 10 ครง แลวหาคาเฉลย แสดงดงรปท 3.6 ความหนาแนนของของแขงในบรรยากาศหาคาไดจากสมการ (3.2)

0

0

( ) ,L L

L

A A BV

A B

(3.2)

เมอ คอ ความหนาแนนสารตวอยาง A คอ น าหนกของสารตวอยางในอากาศ B คอ น าหนกของสารตวอยางในของเหลว (น าหรอแอลกอฮอล) V คอ ปรมาตรของสารตวอยาง 0 คอ ความหนาแนนของของเหลว L คอ ความหนาแนนของอากาศ ( 30.0012g/cm ) คอ คาคงตวตวน าหนก (0.99985) ดงนนการหาคาความหนาแนนของสารตวอยางจงหาไดจากสมการ (3.3)

L

P

V (3.3)

เมอ P คอ น าหนกของของเหลว V คอ ปรมาตรสวนทจม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

26

รปท 3.4 เครองตดสาร ศนยวจยเทอรโมอเลกทรก มรภ.สกลนคร

รปท 3.5 เครองขดสาร ศนยวจยเทอรโมอเลกทรก มรภ.สกลนคร

รปท 3.6 เครองวดความหนาแนน

3.4 กำรวดควำมแขงระดบจลภำคแบบวกเกอร ความแขงระดบจลภาพแบบวกเกอรสามารถวดไดดวยเครอง Hardness Micro Vickers (HMV) รน HMV-2 บรษท Shimadzu เราท าการวด 10 ครงแลวหาคาเฉลย แสดงดงรปท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

27

3.7 ความหนาแนนแบบวกเกอรหาคาไดจากสมการ (3.4) ใชน าหนกกดลงบนผวสารตวอยางและหาความยาวของเสนทแยงมมของรอยกด

20.1891

FHV

d (3.4)

เมอ F คอ น าหนกทใชทดสอบ (N) d คอ คาเฉลยของเสนทแยงมมของรอยกด (mm)

รปท 3.7 เครองวดความแขง 3.5 โครงสรำงสำรประกอบ

น าสารประกอบทขนรปแลวไปตรวจสอบการรวมกนเปนสารประกอบทสมบรณโดยเครอง Scanning electron microscope (SEM) และตรวจสอบองคประกอบของสารประกอบ โดยเครอง Energy-dispersive X-ray (EDX)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

28

รปท 3.8 Diagram of an SEM. (1) Electron source at negative high voltage

)V( 0 ; (2) grounded anode; (3) condenser lenses; (4) beam deflection and scanning system; (5) objective lens; (6) specimen on a goniometric stage; (7) electron detector; (8) backscattered electron detector; (9) X-ray spectrometer (EDS); (10) transmitted electrons detector; (11) absorbed current measurement; (12) control unit, data acquisition and processing, display screen., MTEC, Thailand 3. 6 วดสมบตผนไฟฟำจำกควำมรอน

น าสารประกอบเฟสเดยวทไดไปขนรปเพอวดคณสมบตทางไฟฟา โดยเครอง ZEM-3 (ULVAC) แสดงดงรปท 3.9

S-2600H and EX-200

0V

(1) (2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(8)

(7)

(9)

(10) (11)

(12)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

29

รปท 3.9 เครองวดสมประสทธซเบคและสภาพตานทานไฟฟา ศนยวจยเทอรโมอเลกทรกและนาโนเทคโนโลนย มทร.สวรรณภม

หลกกำรวดสมประสทธซเบค คาสมประสทธซเบคนยามวา เปนอตราสวนของผลตางของความตางศกย ( )V กบผลตางของอณหภม ( )T ดงสมการ (3.5)

VS

T

(3.5)

เมอ T คอ ผลตางอณหภมทจด E และ F V คอ ความตางศกยทจด E และ F ซงวดทจด หลกกำรวดสภำพตำนทำนไฟฟำ เรมจากการจายกระแสไฟฟา I ตงฉากกบพนทหนาตด A ( A xz ) ของ

ตวน าไฟฟาของสารตวอยาง แลวใชโวลตมเตอร V วดความตางศกยระหวางจด 2 จดซงหางกน จะไดคาความตางศกยไฟฟา V และกระแสไฟฟา I แสดงดงรปท 3.10 ซงจะหาความตานทานไฟฟาไดโดยใชกฎของโอหม (Ohm’& Law)

V LR

I A (3.6)

แทนคา A ลงในสมการ (3.6) จะได

E F

V

Heating Furnace

Upper Block

Thermocouple

Lower Block

Temperature Difference Setting

Heater

SampleV

fReV

fReR

HT

LT T

TT

Ni Soaking Cover

ZEM-3

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

30

( )

V l

I xz (3.7)

( )

lI

V xz (3.8)

เมอ คอ สภาพน าไฟฟา

รปท 3.10 การวดสภาพตานทานไฟฟา

สภาพน าไฟฟาของตวน าของสารตวอยางเปนสดสวนโดยตรงกบกระแสไฟฟาและความยาว l ระหวางปลายทงสองของหววดของโวลตมเตอรและเปนสดสวนผกผนกบความตางศกย และพนทหนาตดของตวน าของสารตวอยาง ดงนนเราสามารถหาสภาพตานทานไฟฟาไดจากสดสวนผกผนกบสภาพน าไฟฟานนเอง 3.7 วดคณสมบตกำรสงผำนควำมรอนของสำร

คณสมบตการสงผานความรอนของสารถกวดโดยเครอง Laser flash (TC-7000, ULVAC) และน าคาทไดไปค านวณหาคาประสทธภาพของสารเทอรโมอเลกทรก

l

V

y=L

x

z

I

A

l

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

31

รปท 3.11 Schematic view of the laser flash method, Osaka University, Japan

TMP

RP

L

Laser

Heating furnace Vacuum chamber

InSb

infrared sensor

TC 7000

in

cre

ase

d t

em

pe

ratu

re

time (msec)

maxT

2Tmax

0 2

1t 2

1t2

PC

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 4

ผลการวจยและอภปรายผล 4.1 การวเคราะหโครงสรางผลก เมอวเคราะหโครงสรางผลกดวยเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซทมมตกกระทบ 2 ในชวง 1090 ท าใหไดความเขมของรงสเอกซแตละระนาบผลกของสารประกอบ AuTlTe และ x-doped Bi-Te แสดงดงภาพท 4.1

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Literature

Inte

nsi

ty

AuTeTl

(a)

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Diffraction angle, 2(degree)

Literature

Inte

nsity, (a

rb. u

nit)

0.5% Tl_Bi2Te

3

1% Tl_Bi2Te

3

(b) รปท 4.1 รปแบบการเลยวเบนของรงสเอกซทมมตกกระทบ 2 ในแตละระนาบผลกของสารประกอบ (a) Au-Tl-Te และ (b) x-doped Bi-Te

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

33

4.2 การวดความหนาแนนและความแขงแบบวกเกอรของสารประกอบ กอนสารประกอบ AuTlTe และ x-doped Bi-Te ทไดจากการเตรยมถกน ามาวดคาความหนาแนนและความแขงแบบวกเกอร และวดสมบตการผนไฟฟาจากความรอน แสดงดงภาพท 4.2-4.3

(a)

(b)

รปท 4.2 รปทรงของกอนสารประกอบ (a) AuTlTe และ (b) x-doped Bi-Te

(a) (b)

รปท 4.3 รอยกดของหวกดระดบไมโครบนผวของสารประกอบ (a) AuTlTe และ (b) x-doped Bi-Te

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

34

รปท 4.4 ภาพถายผว และการ Mapping เพอดความสมบรณของการเรยงตวของอะตอมในสาร ประกอบ AuTlTe ดวย SEM

รปท 4.5 ภาพถายผว และการ Mapping เพอดความสมบรณของการเรยงตวของอะตอมในสาร ประกอบ x-doped Bi-Te ดวย SEM

Tl Te

AuTlTe Au

SEM x

Bi Te

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

35

ตารางท 4.1 ความหนาแนนและความแขงแบบวกเกอร

สารตวอยาง ความหนาแนน (g/cm3) ความแขงแบบวกเกอร (HV) สารประกอบ AuTlTe 8.45 36.35

พบวาความหนาแนนสมพนธมความสมพนธกบความแขงแบบวกเกอรและจะสงผลตอสมบตผนไฟฟาจากความรอนของสารประกอบ AuTlTe ดวย ซงสสารทมความหนาแนนมากทสดคออรเดยมประมาณ 22.65 g/cm3 สวนตะกวมความหนาแนนประมาณ 11.34 g/cm3 และเทลลเรยมมความหนาแนนประมาณ 6.24 g/cm3 พบวาเมอเปนโลหะผสม AuTlTe มความหนาแนนเปน 8.45 g/cm3 และโลหะบรสทธมความแขงแบบวกเกอรประมาณ 10-200 HV พบวาโลหะผสม AuTlTe มความแขงแบบวกเกอรต ากวาโลหะบรสทธ ตารางท 4.2 ความหนาแนนของ x-doped Bi-Te ทไดจากการเตรยม

No. Diameter, D(mm)

Thickness, l(mm)

Weight, m(g)

Density, d(g/cm3) Relative density (%T.D.)

Lattice Pa., a(nm) Measures Theory

1-a 10.10 1.73 1.0764 7.766 8.265 94 0.64564 1-b 10.12 1.97 1.2395 7.853 8.265 95 - 2-a 10.11 1.75 1.0953 7.812 8.262 95 0.64571 2-b - 1.65 0.9233 - - - - 3-a 10.01 1.79 0.9859 7.013 7.587 92 0.64003 3-b 10.01 1.73 0.9570 7.043 7.587 93 - 4-a 10.01 1.36 0.7020 6.771 7.597 89 0.63974

4-b 10.01 1.80 0.9683 6.849 7.597 90 -

ความหนาแนนทสงเปนผลดตอประสทธภาพเทอรโมอเลกทรกส จากการเตรยมสารประกอบกลมนนกวจยประสบผลส าเรจในการเตรยมกอนสารใหไดความหนาแนนสงเมอเทยบกบทฤษฏ ซงเปนการยนยนวาผลการปรบปรงประสทธภาพของวสดเทอรโมอเลกทรกสจะตองสงขนในกลมสารตงตน Bi-Te Ternary compound

4.3 การวดสมบตเชงการผนไฟฟาจากความรอนของสารประกอบ AuTlTe และ x-doped Bi-Te

ความสมพนธของสภาพตานทานไฟฟากบอณหภมของ AuTlTe แสดงดงรปท 4.6 (a) พบวา AuTlTe มสภาพตานทานไฟฟาเทากบ 1.2 Ω-cm ทอณหภมหอง และมแนวแนวโนมลดลงเมอ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

36

อณหภมเพมขนสอดคลองกบรายงานของ Y.L. Pei et al. (2012) เพราะวา AuTlTe แสดงพฤตกรรมเปนฉนวนทอณหภมสง

ความสมพนธของสมประสทธซเบคกบอณหภมของ AuTlTe แสดงดงรปท 4.6 (b) พบวา AuTlTe มสมประสทธซเบคของเทากบ 510 µV K1 ทอณหภมหอง และมแนวแนวโนมลดลงเมออณหภมเพมขนสอดคลองกบรายงานของ Y.L. Pei et al. (2012) และคาสมประสทธซเบคเปนบวกแสดงใหเหนวา AuTlTe เปนสารกงตวน าชนด p และสอดคลองกบผลการค านวณ

ความสมพนธของเพาเวอรแฟคเตอรกบอณหภมของ AuTlTe แสดงดงรปท 4.6 (c) พบวา AuTlTe มคาเพาเวอรแฟคเตอรเทากบ 0.15x10-4 W m1 K1 ทอณหภมหอง และมแนวแนวโนมเพมขนเมออณหภมเพมขน

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850

0

1

2

3200

400

600

10-3

10-2

(c)

Temperature, T(K)

S2/

(10

-4W

m-1K

-2)

S (

VK

-1)

(

m)

(b)

(a)

รปท 4.6 (a) ความสมพนธของสภาพตานทานไฟฟากบอณหภมของ AuTlTe (b) ความสมพนธของสมประสทธซเบคกบอณหภม และ (c) ความสมพนธของเพาเวอรแฟคเตอรกบอณหภม

ความสมพนธของสภาพการสงผานความรอน () กบอณหภมของ AuTlTe แสดงดงรปท 4.7 พบวา AuTlTe มคาสภาพการสงผานความรอน() ต าทสดทความหนาแนน 7.04g/cm3 เทากบ 0.14 W m1 K1 ทอณหภมหอง และมแนวแนวโนมเพมขนเมออณหภมเพมขน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

37

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

0.1

0.2

0.3

0.4

(W

/mK

)

Temperature, T(K)

071105 (Density = 6.86 g/cm^3, Thickness = 1.73 mm)

071024 (Density = 7.04 g/cm^3, Thickness = 1.45 mm)

old data (Density = 7.06 g/cm^3, Thickness above 3.00 mm)

071113_01 (Density = 6.78 g/cm^3, Thickness above 1.42 mm)

071113_01 (Density = 6.86 g/cm^3, Thickness above 1.52 mm)

รปท 4.7 ความสมพนธของสภาพการสงผานความรอนกบอณหภมของ AuTlTe ทความหนาแนนตางๆ

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

0.0025

0.0030

0.0035

0.0040

0.0045

0.0050

0.0055

0.0060

0.0065

0.0070

0.0075

Th

erm

al d

iffu

siv

ity,

(cm

2/s

ec)

Temperature, T(K)

: No.1_1.00

: No.2_1.05

รปท 4.8 ความสมพนธของสภาพการสงผานความรอนกบอณหภมของ x-doped Bi-Te ทความหนาแนนตางๆ

ความสมพนธของสภาพการสงผานความรอน () กบอณหภมของ x-doped Bi-Te แสดงดงรปท 4.8 พบวา x-doped Bi-Te มคาสภาพการสงผานความรอน() ลดลงอยางมนยยะส าคญเมอเพมปรมาณสารทโดปเขาไปในสารประกอบหลก ซงจะมผลท าใหคาประสทธภาพสงขน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 5

สรปผลการวจย

สารประกอบ Bi-Te Binary compound และ Au-Tl-Te Ternary ถกคดเลอกจากกลม Ib-VIa และ Ib- M - VIa (M = Ga, In, Tl) เพอปรบปรงประสทธภาพโดยการเตรยมดวยวธการท าปฏกรยาของของแขงใหได โครงสรางเฟสเดยวทสมบรณส าหรบท าเปนวสดผนความรอนเปนไฟฟา (วสดเทอรโมอเลกทรก) สารประกอบทงสอง ถกขนรปใหไดความหนาแนนสงคอ ประมาณมากกวา 90% เทยบกบทฤษฏ ซงการเตรยมใหไดความหนาแนนสงนนเปนผลดตอการเพมประสทธภาพของวสดเทอรโมอเลกทรก พบวาสารประกอบทงสองสามารถลดคาความสามารถการสงผานความรอนไดมากกวา 10% ซงมผลตอการเพมประสทธภาพของวสดเทอรโมอเลกทรกสทสงขน แตสารกลมนยงมคาซเบคและคาเพาเวอรแฟคเตอรไมสงนกซงสามารถปรบปรงไดโดยการ โดปหรอฟวลเพอเพมจ านวนอนภาคตวน าใหสงขนแตมผลตอการเคลอนทของอนภาคใหนอย ซงท าไดโดยการหาจดสมดลของการโดป ซงเปนหวขอวจยทนาสนใจตอไป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

เอกสารอางอง

1. B. C. Vining: Nature Materials. 8 (2009) 83 – 85. 2. T. M. Tritt, M. G. Kanatzidis, G. D. Mahan, H. B. Lyon: MRS Bull. 545 (1998). 3. http://saturn.jpl.nasa.gov/home/index.cfm 4. G. H. Rinehart: Design characteristics and fabrication of radioisotope heat sources for space missions, Progress in Nuclear Energy. 39 (2001) 305_319. 5. D. M. Rowe, CRC Handbook of Thermoelectrics (CRC Press, New York, 1995). 6. G. S. Nolas, J. Sharp, H. J. Goldsmid, Thermoelectrics: Basic Principles and New Materials Developments (Springer-Verlag, New York,2001). 7. G. A. Slack: Solid State Phys. 34 (1979) 1-71. 8. A. F. Ioffe, Semiconductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling (Infosearch, London,1957). 9. I. Terasaki, Y. Sasago, K. Uchinokura: Phys. Rev. B. 56 (1997) R12685. 10. K. Koumoto, I. Terasaki, R. Funahashi: Mater. Res. Soc. Bull. 31 (2006) 206–210. 11. K. Kurosaki, A. Kosuga, H. Muta, M. Uno, S. Yamanaka: APPLIED PHYSICS LETTERS. 87 (2005) 061919. 12. T. C. Harman, P. J. Taylor, D. L. Spears, M. P. Walsh: J. Electron. Mater. 29 (2000) L1–L4. 13. T. C. Harman, M. P. Walsh, B. E. Laforge, G. W. Turner: J. Electron. Mater. 34 (2005) L19–L22. 14. R. Venkatasubramanian, E. Silvola, T. Colpitts, B. O'Quinn: Nature. 413 (2001) 597–602. 15. K. F. Hsu, S. Loo, F. Guo, W. Chen,J. S. Dyck, C. Uher, T. Hogan, E. K. Polychroniadis, M. G. Kanatzidis: Science. 303 (2004) 818–821. 16. B. Poudel, Q. Hao, Y. Ma, Y. Lan, A. Minnich, B. Yu, X. Yan, D. Wang, A. Muto, D. Vashaee, X. Chen, U. Liu, M. S. Dresselhaus, G. Chen, Z. Ren: Science. 320 (2008) 634-638. 17. T. M. Tritt, H. Böttner, L. Chen: Mater. Res. Soc. Bull. 33 (2008) 366– 368. 18. L. H. Dubois: Proceedings of 18th International Conference on Thermoelectrics. (1999) 1-4. 19. J. P. Heremans, V. Jovovic, E. S. Toberer, A. Saramat, K. Kurosaki, A. Charoenphakdee, S. Yamanaka and G. J. Snyder: Science. 321 (2008) 554-557. 20. K. Kurosaki, H. Uneda, H. Muta, and S. Yamanaka: J. Alloys Compd.395 (2005) 304.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

39

21. K. Kurosaki, A. Kosuga, H. Muta, and S. Yamanaka: Mater. Trans. 46 (2005) 1502. 22. A. Kosuga, K. Kurosaki, H. Muta, and S. Yamanaka: J. Appl. Phys. 99 (2006) 063705. 23. K. Kurosaki, A. Kosuga, K. Goto, H. Muta, and S. Yamanaka: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 886 (2006) F09-07. 24. K. Kurosaki, K. Goto, A. Kosuga, H. Muta, and S. Yamanaka: Mater. Trans.47 (2006) 1432. 25. A. Charoenphakdee, K. Kurosaki, H. Muta, M. Uno, and S. Yamanaka: physica status solidi (RRL) - Rapid Research Letters, 2 (2008) 65-67 26. A. Charoenphakdee, K. Kurosaki, H. Muta, M. Uno, and S. Yamanaka: Jpn. J. Appl. Phys., 48 (2009) 011603-1 - 011603-3

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ภาคผนวก ก ผลงานการวจย List of Publications 2015

Thermoelectric properties of c-GeSb0.75Te0.5 to h-GeSbTe0.5 thin films through annealing treatment effects

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ภาคผนวก ข ประวตคณะผวจย ชอ นายเอนก เจรญภกด ต าแหนงและทท างาน คณบด คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย สาขาวชาฟสกส คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม 7/1 ถ.นนทบร1 ต.สวนใหญ อ.เมอง จ.นนทบร 11000 วนเดอนปเกด 5 พฤษภาคม 2517 โทรศพท 02-9691369-74 โทรสาร 02-5252682 โทรศพทมอถอ 081-780-6611 E-mail: deanscirmutsb@gmail.com ประวตการศกษา ระดบประถมศกษา โรงเรยนบานสองชน (ปจจบน โรงเรยนเบญจคามวทยา) ต. หนกอง อ. สวรรณภม จ. รอยเอด ระดบมธยมศกษา โรงเรยนจนทรเบกษาอนสรณ อ. เกษตรวสย จ. รอยเอด ระดบปรญญาตร (วทบ.) ฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน จ.ขอนแกน ระดบปรญญาโท (วทม.) ฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน จ.ขอนแกน ระดบปรญญาเอก (D. Eng.) Sustainable Energy and Environmental Engineering, Graduate School of Engineering, Osaka University, Japan ความช านาญพเศษ 1. ทฤษฎกลศาสตรควอนตม 2. ทฤษฎแมเหลกไฟฟา 3. การสงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรกดวยวธการท าปฏกรยาแบบของแขง 4. สงเคราะหผงของวสดระดบนาโน 5. การสงเกตอนภาคระดบจลภาคดวยเครอง Scanning Electron Microscope 6. วเคราะหองคประกอบของธาตดวยเครอง EDX 7. วเคราะหโครงสรางผลกดวยเครอง XRD 8. การวดสมบตทางไฟฟาของวสดเทอรโมอเลกทรกดวยเครอง ZEM-1 9. การวดสมบตทางความรอนของวสดเทอรโมอเลกทรกดวยเครอง UVAC TC-7000 10. ค านวณสมบตทางความรอนดวยโปแกรม Molecular Dynamic (MD) 11. ออกแบบโครงสรางผลกดวยโปรแกรม Powder Cell 2.3 และ VISC 12. สรางเตาเผาสารควบคมอณหภมได 1,200 oC 13. วดและวเคราะหปรมาณของพาหะโดย Hall Effect Method

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ลงพมพบทความในวารสารระดบนานาชาต 2007

1. Tosawat Seetawan, Thaweewat Khuangthip, Vittaya Amornkitbamrung, Ken Kurosaki, Jun Adachi, Masahito Katayama, Anek Charoenphakdee, Shinsuke Yamanaka, Thermophysical Properties of PuO2 and AmO2 Solid Solutions Simulated by Molecular Dynamics, in Materials Innovations for Next-Generation Nuclear Energy. Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1043E (2007) 1043-T09-09 ม impact factor- 2008 2. Anek Charoenphakdee, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Masayoshi Uno, and Shinsuke Yamanaka, Reinvestigation of the thermoelectric properties of Ag8GeTe6. physica status solidi (RRL) - Rapid Research Letters, 2 (2008) 65-67 ม impact factor – 3. Joseph P. Heremans, Vladimir Jovovic, Eric S. Toberer, Ali Saramat, Ken Kurosaki, Anek Charoenphakdee, Shinsuke Yamanaka, and G. Jeffrey Snyder, Enhancement of Thermoelectric Efficiency in PbTe by Distortion of the Electronic Density of States. Science, 25 (2008) 554-557 ม impact factor 31.052 4. Ken Kurosaki, Hideaki Matsumoto, Anek Charoenphakdee, Shinsuke Yamanaka, Manabu Ishimaru, and Yoshihiko Hirotsu, Unexpectedly Low Thermal Conductivity in Natural Nanostructured Bulk Ga2Te3. Applied Physics Letters, 93 (2008) 012101-1 – 012101-3 ม impact factor 3.554 5. Ken Kurosaki, Atsuko Kosuga, Anek Charoenphakdee, Hideaki Matsumoto, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka, Thermoelectric properties of Tl8GeTe5 with low thermal conductivity. Materials Transactions, 49 (2008) 1728-1730 ม impact factor 0.795 6. Shinsuke Yamanaka, Ken Kurosaki, Anek Charoenphakdee, Hideaki Mastumoto, Hiroaki Muta, Thallium-Free Thermoelectric Materials with Extremely Low Thermal Conductivity. Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1044 (2008) 1044-U08-02 ม impact factor – 7. Weerasak Somkhunthot, Thanusit Burinprakhon,Nuwat Pimpabute, TosawatSeetawan, Anek Charoenphakdee, Vittaya Amornkitbamrung, Characterization and Thermoelectric Properties of NaxCo2O4 by the Polymerized Complex Method Physical Chemistry. An Indian Journal, 3 (2008) 2-3 ม impact factor- 2009 8. Anek Charoenphakdee, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Masayoshi Uno, and Shinsuke Yamanaka, Ag8SiTe6: A new thermoelectric material with low thermal conductivity. Jpn. J. Appl. Phys., 48 (2009) 011603-1 - 011603-3 ม impact factor 1.138 9. Anek Charoenphakdee, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Masayoshi Uno, and Shinsuke Yamanaka, Thermal conductivity of the Ternary Compounds: AgMTe2 and AgM5Te8 (M = Ga or In). Materials Transactions, 51 (2009) 1603-1606 ม impact factor 0.795 10. Atsuko Kosuga, Ken Kurosaki, Kunio Yubuta, Anek Charoenphakdee, Shinsuke Yamanaka, and Ryoji Funahashi, Thermal Conductivity Characterization in Bulk

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Zn(Mn,Ga)O4 with Self Assembled Nanocheckerboard Structures. Jpn. J. Appl. Phys., 48 (2009) 010201-1 – 010201-3 ม impact factor 1.138 11. Atsuko Kosuga, Ken Kurosaki, Kunio Yubuta, Anek Charoenphakdee, Shinsuke Yamanaka and Ryoji Funahashi, Solid-State Self-Assembly of Nanostructured Oxide as a Candidate High-Performance Thermoelectric Material. J. Electron. Mater., 38 (2009) 1303-1308 ม impact factor 1.428 12. Shinsuke Yamanaka, Manabu Ishimaru, Anek Charoenphakdee, Hideaki Matsumoto, and Ken Kurosaki, Thermoelectric Characterization of (Ga,In)2Te3 with Self-Assembled Two-Dimensional Vacancy Planes. J. Electron. Mater., 38 (2009) 1392-1396 ม impact factor 1.428 13. The Student Experiment Program Group 9, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Yu Endo, Anek Charoenphakdee, Masayoshi Uno, Shinsuke Yamanaka, Effect of Nb substitution for V on the thermoelectric properties of Fe2VAl. Journal of Alloys and Compounds, 486 (2009) 507-510 ม impact factor 2.135 2010 14. Anek Charoenphakdee, Ken Kurosaki, Adul Harnwunggmoung, Hiroaki Muta, Shinsuke Yamanaka, Thermoelectric properties of gold telluride AuTe2. Journal of Alloys and Compounds, 496 (2010) 53-55 ม impact factor 2.135 15. Adul Harnwunggmoung, Ken Kurosaki, Anek Charoenphakdee, Aikebaier Yusufu, Hiroaki Muta and Shinsuke Yamanaka, Effect of Rh Substitution for Co on the Thermoelectric Properties of CoSb. J. Electron. Mater., Vol.51, No.5 (2010) pp.882 – 886 ม impact factor 1.428

2011 16. Chesta Ruttanapun, Aree Wichainchai, Wutthisak Prachamon, Anucha Yangthaisong, Anek Cahroenphakdee, Tosawat Seetawan, Thermoelectric Properties of Cu1-xPtxFeO2(0.0<x<0.05) Delafossite-type Transition Oxide. Journal of Alloys and Compounds, 509 (2011) 4588-4594 ม impact factor 2.135 17. Heng Wang, Anek Charoenphakdee, Ken Kurosaki, Shinsuke Yamanaka, ansd G. Jeffrey Snyder, Reduction of thermal conductivity in PbTe: Tl by alloying with TlSbTe2. Physical Review B 83, 024303 (2011) ม impact factor 2012 - 2013

18. Thermoelectric Properties of Sn2+ -Substituted CuFeO2Delafossite-Oxide, Advanced Materials Research Vol. 802 (2013) pp 17-21 ม impact factor

19. Reinvestigation the thermal and electrical transport properties of Tl7Sb2, Advanced Materials Research Vol. 802 (2013) pp 17-21 ม impact factor

20. Effect of Annealing Temperature on Structure and Optical Properties of Ta2O5 thin films Prepared by DC Magnetron Sputtering, Advanced Materials Research Vol. 770 (2013) pp 149-152 ม impact factor

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

21. Synthesis and Thermoelectric Properties of Cu0.95Pt0.05Fe0.97Sn0.03O2 Delafossite-Oxide, Ferroelectrics, 453:75–83, 2013 ม impact factor 2014

22. Preparation, Characterization and Finite Element Computation of Cu(Al1/2Fe1/2)O2 Delafossite-Oxide Themoelectric Generator Module, Integrated Ferroelectrics, 156:102–114, 2014 ม impact factor

23. p-Type Optoelectronic and Transparent Conducting Oxide Properties of Delafossite CuAl1/2Fe1/2O2, J. Am. Ceram. Soc., 1–6 (2014) ม impact factor

24. Crystal-structure dependent domain-switching behavior in BaTiO3 ceramic, 2014 Smart Mater. Struct. 23 085022 ม impact factor

25. Reinvestigation thermoelectric properties of CuAlO2, Energy Procedia 56 (2014) 65 – 71 ม impact factor

2015 26. Thermoelectric properties of c-GeSb0.75Te0.5 to h-GeSbTe0.5 thin films

through annealing treatment effects

Awards 2013 1. The Best Paper Award “Thermoelectric Properties of Sn2+ -Substituted

CuFeO2Delafossite-Oxide, Advanced Materials Research Vol. 802 (2013) pp 17-21 © (2013) Trans Tech Publications, Switzerland”

2. นกวจยดเดนสาขาวทยาศาสตรและเทคโนโลย มทร.สวรรณภม ปการศกษา 2557 นกวจยรวม ชอ นายวทยา อมรกจบ ารง ต าแหนงและทท างาน รองศาสตราจารย

ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน อ. เมอง จ. ขอนแกน 40002 วน เดอน ป เกด 22 มถนายน 2498 โทรศพท 043-202222-9 ตอ 2248 โทรสาร 043-202347 E-mail vittaya@kku.ac.th

ประวตการศกษา ระดบปรญญาโท สาขาฟสกส จฬาลงกรณมหาวทยาลย กรงเทพมหานคร ระดบปรญญาเอก สาขาฟสกส จฬาลงกรณมหาวทยาลย กรงเทพมหานคร

ความช านาญพเศษ 1. เทคโนโลยฟลมบางเพชร 2. ฟสกสของสงประดษฐสารกงตวน า

รางวล

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

รางวลชมเชยสงประดษฐดานวทยาศาสตร เทคโนโลยและอตสาหกรรม สภาวจยแหงชาต ป 2547 เรอง การเคลอบวสดดวยคารบอนคลายเพชรดวยวธ สปตเตอรงจากไฟฟากระแสสลบ

ลงพมพบทความในวารสารระดบชาตและนานาชาต 1. Tang, I.M., Sirianunpiboon, S. and Vittaya, A., Self Consistent Diagram Determination of the Monomer State in Isotopic Mixed Molecular Crystals. Mol. Cryst. Liq. Cryst., vol. 101, (1983): 185-197 2. Vittaya Amornkitbamrung and Somphong Chatraphorn. Cubic Sn From Liquid PhaseEpitaxy on InSb. Journal of Crystal Growth, vol. 84 (1987) : 326-328 3. Amornkitbamrung, V., and Suttisiri, N., Formation of Diamond-Like Carbon Films by 50 Hz Sputtering from Dual Graphite Targets. Surface and Coating Technology, vol.47 (1991) : 533-537 4. Vittaya Amornkitbamrung. Stress and Strain in Heteroepitaxial Diamond Thin Film on Si(100) Observed by X-Ray Diffraction and X-Ray Diffraction Topography. Diamond Films and Technology, vol. 8 (1998) : 131-141. 5. Vittaya Amornkitbamrung. Effect of Oxide Layer on Diamond (100) on the Quality of Vapour Phase Epitaxial Diamond Thin Film. New Diamond and Frontier Carbon Technology, vol.9(1999) : 243-257. 6. Vittaya Amornkitbamrung, Thanusit Burinprakhon, and Wirat Jarernboon. Nanocrystalline Diamond Films on High Speed Steel by Microwave Plasma Chemical Vapour Deposition. International Journal of Nanoscience, vol.4(2005): 213-227. 7. Tosawat Seetawan. Vittaya Amornkitbamrung, Thanusit Burinprakhon, and Santi mansiri. Nanosize Powders of Silver-doped Sodium Cobalt Oxide Synthesis

by Polymerized Complex Method. International Journal of Nanoscience, vol.4(2005): 237-244. 8. Tosawat Seetawan, Vittaya Amornkitbamrung, Thanusit Burinprakhon, Santi mansiri, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Masayoshi Uno, Shinsuke Yamanaka. Mechnical Properties of Ag-doped Na1.5Co2O4. Journal of Alloys and Compounds, vol.403(2005): 308-311. 9. Tosawat Seetawan, Vittaya Amornkitbamrung, Thanusit Burinprakhon, Santi mansiri, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Masayoshi Uno, Shinsuke Yamanaka. Thermoelectric Power and Electrical Resistivity of Ag-doped Na1.5Co2O4. Journal of Alloys and Compounds, vol.407(2006): 314-317. 10. Tosawat Seetawan, Vittaya Amornkitbamrung, Thanusit Burinprakhon, Santi mansiri, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Masayoshi Uno, Shinsuke Yamanaka. Thermoelectric Properties of NaxCo2O4/Ag Composites. Journal of Alloys and Compounds, vol.414(2006): 293-297. 11. Tosawat Seetawan, Vittaya Amornkitbamrung, Thanusit Burinprakhon, Santi mansiri, Prasit Tongbai, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, Masayoshi Uno, Shinsuke

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Yamanaka. Effect of Sintering Temperature on the Thermoelectric Properties of NaxCo2O4. Journal of Alloys and Compounds, vol.x(2006): xxx-xxx. (in press) Assoc. Prof. Dr. Vittaya Amornkitbamrung

Name Santi Maensiri

Gender Male Status Married (to Dr. Duangkamol Thong-A-Ram) Occupation University lecturer Academic position Professor Address Department of Physics, Faculty of Science Khon Kaen University, Khon Kaen, Thailand, 40002 Telephone +66-43-202222 to 9 ext 2248 Fax +66-43- 202374 Date of birth Wednesday, January 31, 1973 Citizenship Thai Nationality Thai Health Excellent, non-smoker

Education 2001 D. Phil. in Materials Science (Ceramic Nanocomposites) The University of Oxford, United Kingdom Thesis: Thermal shock resistance of sintered alumina-silicon carbide nanocomposites Supervisor: Prof. Dr. Steve G. Roberts 1997 M. Sc. in Materials Science (Ceramic Processing) The University of Leeds, United Kingdom Dissertation: Surface mechanical properties of alumina-silicon carbide nanocomposites Supervisor: Dr. Paul D. Warren 1995 B. Sc. in Physics (Solid State Physics) Khon Kaen University, Thailand Senior research project: Preparation of thin-filmed YBa2Cu3O7-x superconductor ceramics by spin coating Supervisor: Assist. Prof. Dr. Ekaphan Sawatsitang University Activities 1999-2000 President of the Oxford-Thai Society, Oxford University Student Union, The University of Oxford, United Kingdom 1999-2000 Laboratory teaching assistant, Department of Materials The University of Oxford, United Kingdom 1994-1995 Chairman of Khon Kaen University Football Club (KKU FC) Khon Kaen University, Thailand

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Professional Activities/Memberships 1996-2002 University lecturer, Department of Physics, Faculty of Science, Khon Kaen University, Thailand 2002-Present Assistant Professor, Faculty of Science, Khon Kaen University, Thailand 2006-Present Associate Professor, Faculty of Science, Khon Kaen University, Thailand 1999-Present Materials Research Society 2007-Present Editorial Member of International Journal of Electrospun Nanofibers and Applications (Research Science Press (India))

Reviewer to refereed Journals & Proceedings International journal

1. Applied Physics Letters, The American Institute of Physics (AIP), USA. 2. Journal of Applied Physics, The American Institute of Physics (AIP), USA 3. Crystal Growth & Design, The American Chemical Society (ACS), USA 4. Journal of Nanoscience and Nanotechnology,American Scientific Publishers, USA 5. Chemistry Letters, The Chemical Society of Japan, CSJ Publications, Japan 6. Journal of Electroceramics, Springer-Verag, Germany 7. Solid State Sciences, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 8. Journal of Solid State Chemistry, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 9. Materials Letters, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 10. Materials Chemistry and Physics, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 11. Applied Surface Sciences, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 12. Materials Science and Engineering B, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 13. Journal of Materials Processing and Technology, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 14. Powder Technology, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 15. Surface Coatings Technology, Elsevier Science Publishers, The Netherlands 16. Composite Science and Technology, Elsevier Science Publishers, The Netherlands

National journal 1. Walailak Journal of Science and Technology 2. Chiang Mai Journal of Science 3. KKU Research Journal 4. KKU Science Journal 5. Congress on Science and Technology of Thailand (STT)

Awards

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2005 Science and Technology Awards (Science and Technology Research Grants in Physics), Thailand Toray Science Foundation 2006 NRCT Innovation Awards (Computer-controlled Electrospinning System for Nanofibre Fabrication), National Research Council of Thailand (NRCT) 2007 Young Scientist Award 2007 (Physics), Foundation for the Promotion of Science and Technology under the Patronage of His Majesty the King

Research interests Electrospinning of nanofibres Functional nanostructured materials, composite, and thin films Electroceramics and magnetic materials Oxide diluted magnetic semiconductors

Research experiences 1. Preparation of Thin-filmed YBa2Cu3O7-x Superconductor Ceramics by Spin Coating Technique (B. Sc Research Project Report, 1995). This research was under the supervision of Dr. Ekaphan Sawatsitang of Khon Kaen University, Thailand. 2. Surface Mechanical Properties of Hot-pressed Alumina/SiC Nanocomposites (M.Sc Dissertation, 1996-7). This research was under the supervision of Dr. P. D. Warren of The University of Leeds, United Kingdom. 3. Thermal Shock Resistance of Sintered Alumina/Silicon Carbide Nanocomposites (D. Phil Thesis, 1997-2001). This research was under the supervision of Dr. S. G. Roberts of The University of Oxford, United Kingdom. 4. Thermoelectric Cells. Supported by National Research Council of Thailand (2002-2003). (Co-investigator) 5. Processing and Properties of Alumina-Diamond Nanocomposites. Supported by Thailand Research Fund (2002-2004). (Principal investigator) 6. Processing and Mechanical Properties of Cordierite-matrix Nanocomposites for Advanced Technical Applications. Supported by National Metal and Materials Technology Center, Thailand (2004-2005). (Principal investigator) 7. Processing and Dielectric Properties of (Li, Ti) doped NiO Ceramics for Electronic Device Applications. Supported by National Metal and Materials Technology Center, Thailand (2004-2005). (Co-investigator) 8. Development of Computer-controlled Prototype Electrospinning System for Nanofibres Fabrication. Supported by Research Division, Khon Kaen University (2004-2005) (Principal investigator) 9. Carbon Nanofibres Synthesized by Electrospinning. Supported by Thailand Toray Science Foundation. (2005-2006) (Principal investigator) 10. Synthesis and Dielectric Properties of CaCu3Ti4O12 with Giant Dielectric Permittivity for Electronic Devices Applications. Supported by Science and

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Technology Scholar Center, Ministry of Science and Technology. (2005-2006) (Principal investigator) 11. Development of TiO2-based Nanofiber Photo-Membrane-Reactors for Environmental Abatement. Reverse Brian Drain Project. Ministry of Science and Technology. (2006-2007) (Principal investigator) 12. Development of Computer-controlled Prototype Electrospinning System for Nanofibres Fabrication. Supported by National Research Council of Thailand (2006-2007) (Principal investigator) 13. Nano Magnetic Materials for Medical Applications. Supported by National Research Council of Thailand (2006-2008) (Co-investigator) 14. Development of Giant Dielectric CaCu3Ti4O12-(Li, Ti)NiO Nanocomposites for Electronic Device Applications. Supported by Thailand Research Fund (2007-2009). (Principal investigator) 15. Functional Magnetic Nanoparticles for Medical Applications. Supported by National Nanotechnology Center, NANOTEC (2007-20011) (Principal investigator)

Publications Books

1. Maensiri, S. and Roberts, S. G. Crack healing and strength recovery in thermallyshocked alumina/SiC nanocomposite. In Advances in Ceramic Matrix Composites VII (Ceramic Transactions vol.128), edited by N.P. Bansal, J.P. Singh, H.-T. Lin, The American Ceramic Society, Ohio. 2002. pp.143-154. 2. Maensiri, S. and Roberts, S. G. Crack healing and strength recovery in thermallyshocked alumina/SiC nanocomposite. In Progress in Nanotechnology, edited by he American Ceramic Society staff, The American Ceramic Society, Ohio. 2002. [ISBN: 1-57498-168-4]

International journal AS CORRESPONDING AUTHOR/FIRST AUTHOR 2002-2004

1. Maensiri, S. and Roberts, S. G., Thermal shock resistance of sintered alumina/silicon carbide nanocomposites evaluated by indentation techniques. Journal of the American Ceramic Society, 85 [8] (2002) 1971-1978. (ISI journal impact factor 2005 = 1.586) 2. Maensiri, S. and Roberts, S. G., Thermal shock of ground and polished alumina and Al2O3/SiC nanocomposites. Journal of the European Ceramic Society, 22 (2002) 2945-2956. (ISI journal impact factor 2005 = 1.567) 2005-6

2006 1. Maensiri, S. Nuansing, W., Laokul, P., Klinkaewnarong, J. and Khemprasit, J., Nanofibers of barium strontium titanate (BST) by sol-gel processing and

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

electrospinning. Journal of Colloid and Interface Science. 297 (2006) 578-583. (ISI journal impact factor 2005 = 2.023) 2. Maensiri, S. Sreesongmuang, J., Thomas, C. and Klinkaewnarong, J., Magnetic behavior of nanocrystalline powders of Co-doped ZnO diluted magnetic semiconductors synthesized by polymerizable precursor method. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 301 (2006) 422-432. (ISI journal impact factor 2005 = 0.985) 3. Maensiri, S., Laokul, P., and Promarak, V., Synthesis and optical properties of nanocrystalline ZnO powders by a simple method using zinc acetate and poly(vinyl pyrrolidone). Journal of Crystal Growth. 289 (2006)102-106. (ISI journal impact factor 2005 = 1.681) 4. Maensiri, S., Laokul, P. and Klinkaewnarong J., A simple synthesis and roomtemperature magnetic behavior of Co-doped anatase TiO2 nanoparticles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 302 (2006) 448-453. (ISI journal impact factor 2005 = 0.985) 5. Maensiri, S. and Nuansing, W., Electrospinning of thermoelectric oxide NaCo2O4 nanofibres. Materials Chemistry and Physics. 99/1 (2006) 104-108. (ISI journal impact factor 2005 = 1.136) 6. Naunsing, W., Ninmaung, S., Jareonboon, W., Maensiri, S., and Seraphin, S., Structural characterization and morphology of electrospun titanium dioxide (TiO2) nanofibers. Materials Science and Engineering B. 131 (2006) 147-155. (ISI journal impact factor 2005 = 1.281) 7. Maensiri, S. , Laokul, P., Phokha, S., A simple synthesis and magnetic behavior of nanocrystalline Zn0.9Co0.1O powders by using Zn and Co acetates and poly(vinyl pyrrolidone) as precursors. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 305 (2006) 381-387. (ISI journal impact factor 2005 = 0.985) 8. Laokul, P. and Maensiri, S., Synthesis, characterization and sintering behavior of nanocrystalline cordierite ceramics. Advances in Science and Technology. 45 (2006) 242-247. (ISI journal impact factor 2005 = -) 9. Nuansing, W. and Maensiri, S., Nanofibres of ceramic compounds by electrospinning. Advances in Science and Technology. 45 (2006) 735-740. (ISI journal impact factor 2005 = -) 10. Masingboon, C., Thongbai, P., and Maensiri, S., Giant dielectric response in perovskite-delivative CaCu3Ti4O12 prepared by polymerized complex method. Advances in Science and Technology. 45 (2006) 2345-2350. (ISI journal impact factor 2005 = -)

2007 1. Maensiri, S., Thongbai, P., and Yamwong, T.,Giant dielectric permittivity observed in CaCu3Ti4O12/(Li, Ti)-doped NiO composites. Applied Physics Letters 90 (2007) 202908/1-202908/3 (ISI journal impact factor 2005 = 4.127)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2. Wongsaprom, K., Swatsitang, E., Srijarania, S., Maensiri, S., and Seraphin, S., Room temperature magnetism in Co-doped La0.5Sr0.5TiO3 nanoparticles. Applied Physics Letters 90 (2007) 162506/1-162506/3 (ISI journal impact factor 2005 = 4.127) 3. Maensiri, S., Thongbai, P., Yamwong, T., Giant dielectric response in (Li, Ti)- doped NiO ceramics prepared by polymerlized complex method. Acta Materialia 55 (2007) 2851-2861 (ISI journal impact factor 2005 = 3.43) 4. Maensiri, S., Marsingboon, C., Loakul, P., Jareonboon, W., Promarak, V., Anderson, P. L., and Seraphin, S., Egg white synthesis and photoluminescence of plate-like clusters of CeO2 nanoparticles. Crystal Growth & Design 7 (2007) 950- 955 (ISI journal impact factor 2005 = 3.551) 5. Maensiri, S., Wongsaprom, K., Swatsitang, E., and Seraphin, S., Room temperature magnetism in Co-doped La0.5Sr0.5TiO3 nanoparticles. Journal of Applied Physics 102 (2007) 076110/1-076110/3 (ISI journal impact factor 2005 = 2.316) 6. Maensiri, S., Masingboon, C., Boonchom, B. and Seraphin, S., A simple route to synthesize nickel ferrite (NiFe2O4) nanoparticles using egg white. Scripta Materialia 56 (2007) 797-800. (ISI journal impact factor 2005 = 2.228) 7. Thongbai, P., Masingboon, Maensiri, S., Yamwong, T., Wongsaenmai, S., Yimnirun, R., Giant dielectric behavior of CaCu3Ti4O12 subjected to postsintering annealing and uniaxial stress. Journal of Physics: Condensed Matter 19 (2007) 236208 (10 pp.). (ISI journal impact factor 2005 = 2.145) 8. Maensiri, S., Loakul, P., Klinkaewnarong, J. and Amornkitbamrung, V. Carbon nanofiber-reinforced alumina nanocomposites: Fabrication and mechanical properties. Materials Science and Engineering A 447 (2007) 44-50. (ISI journal impact factor 2005 = 1.347) 9. Siri, S., Kaewjumpol, G., Trongpanich, Y., Maensiri, S., Single and Composite Electrospun PCL and PLCG Fibers and Their Biological Properties, International Journal of Electrospun Nanofibers and Applications. 1 (2007) 29-40. (ISI journal impact factor 2005 = -) 10. Maensiri, S., Masingboon, C., Promarak, V. and Seraphin, S., Synthesis and optical properties of nanocrystalline V-doped ZnO. Optical Materials 29 (2007) 1700-1705 (ISI journal impact factor 2005 = 1.162) 11. Jarernboon, W., Amornkitbamrung, V., Swatsitang, E., Burinprakhon, T. and Maensiri, S. Effects of PVP Concentration on Structure of Electrospun Titanium Dioxide(TiO2) , International Journal of Electrospun Nanofibers and Applications. 1 (2007) 131-141. (ISI journal impact factor 2005 = -) 12. Pato, K., Swatsitang, E., Jareonboon, W., Maensiri, S., and promarak, V., Synthesis, structural and optical properties of nanocrystalline ZnO powders prepared by a PVA-polymer complex solution route, Optoelectronics and

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Advanced Materials-Rapid Communications, 1 (2007) 287-293. (ISI journal impact factor 2005 = -)

2008 1. Masingboon, C., Thongbai, P., Yamwong, T., Maensiri, S., Anderson, P., and Seraphin, S., Nanocrystalline CaCu3Ti12O4 Powders prepared by Egg White Solution Route: Synthesis Characterization and its Giant Dielectric Properties. Applied Physics A 91 (2008) 87-95. (ISI journal impact factor 2005 = 1.99) 2. Masingboon, C., Thongbai, P., Yamwong, T., Maensiri, S., and Seraphin, S., Synthesis, characterization, and giant dielectric behavior of CaCu3Ti12O4 ceramics prepared by polymerized complex method. Materials Chemistry and Physics 262 (2008) 262-270 (ISI journal impact factor 2005 = 1.136) 3. Saiyasombat, C., and Maensiri, S., Fabrication, morphology, and structure of electrospun PAN-based carbon nanofibers. Journal of Polymer Engineering (In press) (ISI journal impact factor 2006 = 0.179) 4. Thongbai, P., Maensiri, S., Yamwong, T., and Yimnirun, R., Giant dielectric properties of CaCu3Ti4O12/(Li, Ti)-doped NiO composites subjected to postsintering annealing and compressive stress. Journal of Applied Physics (manuscript number: JR07-3842,Under review) (ISI journal impact factor 2005 = 2.316) 5. Thongbai, P., Tangwancharoen, S., Yamwong, T., and Maensiri, S., Dielectric relaxation and dielectric response mechanism in (Li,Ti)-doped NiO ceramics, Journal of Physics: Condensed Matters. (Under review) (ISI journal impact factor 2005 = 2.145) 6. Maensiri, S., Loakul, P., Klinkaewnarong, J. and Thomas, C. Room-temperature ferromagnetism in Co-doped ZnO nanorods synthesized by a simple sol-gel method. Submitted to Journal of Magnetism and Magnetic Materials (manuscript number: L05-07415, Under revision) (ISI journal impact factor 2005 = 0.985) 7. Masingboon, C., Swatsitang, E., Promarak, V., and Maensiri, S. Synthesis and photoluminescence of nanocrystalline ZnO powders prepared by a simple and

cost effective route using egg white. Submitted to Materials Research Bulletin (manuscript number: MRB-07-376, Under revision) (ISI journal impact factor 2005 = 1.380) 8. Masingboon, C., Thongbai, P., Yamwong, T., and Maensiri, S., Nanocrystalline CaCu3Ti12O4 Powders prepared by PVA sol-gel solution route: Synthesis Characterization and its Giant Dielectric Properties. Submitted to Applied Physics A. (Under review) (ISI journal impact factor 2005 = 1.99) 9. Labauyai, S. and Maensiri, S., Synthesis of Yttrium Iron Garnet (Y3Fe5O12) Nanopowders by a Simple Proteic Sol–gel Process, Submitted to Journal of

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Optoelectronics and Advanced Materials. (Under review) (ISI journal impact factor 2005 = 1.138) 10. Boonchom, B. and Maensiri, S., Non-isothermal decomposition kinetics of NiFe2O4 nanoparticles synthesized using egg white solution route, Submitted to Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. (Under review) (ISI journal impact factor 2005 = 1.138) 11. Laokul, P. Klinkaewnarong,J., Phokha, P., Promarak, V., Seraphin S., and Maensiri, S., Indium oxide (In2O3) nanoparticles using Aloe vera plant extract: Synthesis and optical properties, Submitted to Optoelectronics and Advanced Materials: Rapid Communications. (Under review) (ISI journal impact factor 2005 = -) 12. Daengskul, S., Thomas, C., Thomas, I., Amornkitbamrung, V., Swatsitang, E., Siri, S., and Maensiri, S., Synthesis, characterization, magnetic properties and cytotoxicity of La0.7Sr0.3MnO3 nanoparticles prepared by a simple chitosan-sol

gel route. Submitted to phys. stat. sol. (a), 2008, 10.1002/pssa.200824103 (Under review) (ISI journal impact factor 2005 = 1.041) 13. Laokul, P., Thongbai, P., Thomas, C., Thomas, I., Amornkitbamrung, V., Swatsitang, E., Siri, S., and Maensiri, S., Synthesis and magnetic properties of tetragonal CuFe2O4 nanoparticles prepared by a simple aloe vera sol-gel route. Submitted to phys. stat. sol. (a), 2008, 10.1002/pssa.200824104 (Under review) (ISI journal impact factor 2005 = 1.041)

AS CO-AUTHOR 2005

1. Seetawan, T., Amornkitbamrung, V., Burinprakhon, T. and Maensiri, S. Nanosize powders of silver-doped sodium cobalt oxides synthesized by polymerized complex method. International Journal of Nanoscience. 4 (2005) 237-244. (ISI journal impact factor 2005 = -) 2. Seetawan, T., Amornkitbamrung, V., Burinprakhon, T. Maensiri, S., Kurosaki, K., Muta, H., Uno, M. and Yamanaka, S. Mechanical properties of Ag-doped Na1.5 Co2O4. Journal of Alloys and Compounds. 403 (2005) 308-311. (ISI journal impact factor 2005 = 1.37)

2006 1. Seetawan, T., Amornkitbamrung, V., Burinprakhon, T. Maensiri, S., Kurosaki, K., Muta, H., Uno, M. and Yamanaka, S. Thermoelectric power and electrical resistivity of Ag-doped Na1.5 Co2O4. Journal of Alloys and Compounds. 407 (2006) 314-317. (ISI journal impact factor 2005 = 1.37) 2. Seetawan, T., Amornkitbamrung, V., Burinprakhon, T. Maensiri, S., Kurosaki, K., Muta, H., Uno, M. and Yamanaka, S., Thermoelectric properties of NaxCo2O4/Ag composites. Journal of Alloys and Compounds. 414 (2006) 293-

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

297. (ISI journal impact factor 2005 = 1.37) 3. Seetawan, T., Amornkitbamrung, V., Burinprakhon, T. Maensiri, S., Thongbai, P., Kurosaki, K., Muta, H., Uno, M. and Yamanaka, S., Effect of sintering temperature on the thermoelectric properties of NaxCo2O4. Journal of Alloys and Compounds. 416 (2006) 291-295. (ISI journal impact factor 2005 = 1.37) 4. Settheeworrarit, T., Pakawatchai, C., Maensiri, S., Limtrakul, J., and Rujiwatra, A. Crystal structure, thermal and magnetic behavior of inorganic-organic hybrid [(V4O10V2O4)-O-IV-O-V] (C6H14N2).H2O polymeric framework. Journal of Inorganic and organometallic Polymers and Materials. 16 (2006) 231-239. (ISI journal impact factor 2005 = 1.659)

2007 1. Singjai, P., Wongwigkarn, K., Laosiritaworn, Y., Yimnirun, R. Maensiri, S., Carbon encapsulated nickel nanoparticles synthesized by a modified alcohol catalytic chemical vapor deposition method. Current Applied Physics 7 (2007) 662-666. (ISI journal impact factor 2005 = 1.00)

2008 1. Boonchom, B., Youngme, S., Maensiri, S. and Danvirutai, C., Nanocrystalline serrabrancaite(MnPO4·H2O) prepared by a simple precipitation route at low temperature. Journal of Alloys and Compounds. 454 (2008) 78-82. (ISI journal impact factor 2005 = 1.37) 2. Boonchom, B., Maensiri, S. and Danvirutai, C., Soft solution synthesis, nonisothermal decomposition kinetics and characterization of manganese dihydrogen phosphate dihydrate Mn(H2PO4)2·2H2O and its thermal transformation products, Materials Chemistry and Physics 109 (2008) 404-410 (ISI journal impact factor 2005 = 1.136) 3. Settheeworrarit, T., Prior, T.J., Maensiri, S., Limtrakul, J., and Rujiwatra, A. Crystal Structures, Thermogravimetric and Magnetic Properties of Four Organodiamine Templated Vanadium Oxide Frameworks: Influences of Diaminoalkane Templates. Journal of Inorganic and organometallic Polymers and Materials, doi: 10.1007/s10904-007-9171-y (In press) (ISI journal impact factor 2005 = 1.659)

National Conference abstracts/papers 1. Maensiri, S. and Sawadcitang, E., “Preparation of superconducting thin films by spin coating. 21th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 1996), 1996. (In Thai) 2. Maensiri, S. and Roberts, S. G., Surface elastic properties of Al2O3/SiC nanocomposites evaluated by line-focus acoustic microscopy. 29th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2003), 2003.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

3. Loakul, P. and Maensiri, S. Processing and properties of hot-pressed Al2O3/SiC nanocomposites. 29th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2003), 2003. 4. Nualsing, W. and Maensiri, S. Dynamic elastic properties measurements in solid materials by impulse excitation technique. 29th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2003), 2003. 5. Maensiri, S., Laokul, P. and Amronkitbamrung, V. Processing and mechanical properties of hot-pressed alumina/diamond nanocomposites. 30th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2004), 2004. pp. 180. 6. Nuansing, W. Nilmaung and Maensiri, S. Nanofibres of polymers and ceramics fabricated by electrospinning. 30th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2004), 2004. pp. 182. 7. Saiyasombat, C., Nuansing, W., Kongchan, A. and Maensiri, S. Nanofibres and aligned nanofibers of polymers via electrospinning. 3rd Thailand Materials Science and Technology Conference(MSATII), 2004. pp. 470-471. 8. Maensiri, S., Sreesongmuang, J., Thomas, C., and Klinkaewnarong, J., Synthesis and magnetic properties of nanocrystalline cobalt-doped zinc oxide diluted magnetic semiconductors by polymerized complex method. 31th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2005), 2005. pp. 236. 9. Hanchana, V., Maensiri, S., Amornkitbamrung, V., and Seraphin, S., A simple alcohol CVD synthesis of single-walled carbon nanotubes. 31th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2005), 2005. pp. 209. 10. Seetawan, T., Amornkitbamrung, V., Burinprakhon, T. Maensiri, S., Kurosaki, K., Muta, H., Uno, M. and Yamanaka, S., S., Mechanical properties of Ag-doped Na1.5 Co2O4. 31th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2005), 2005. pp. 203.

International Conference abstracts/papers 1. Maensiri, S., Jareonboon, W. and Laokul, P. Alcohol CDV synthesis of singlewalled carbon nanotubes using MgO as a catalyst support. In The 1st Nano- Engineering and Nano-Science Congress 2004, 7-9 July 2004, National University of Singapore, Singapore. pp. 63. 2. Naunsing, W., Saiyasombat, C. and Maensiri, S. Nanofibres of sodium cobalt oxides viz Electrospinning. In The 1st Nano-Engineering and Nano-Science Congress 2004, 7-9 July 2004, National University of Singapore, Singapore. pp. 68. 3. Seetawan, T. Amorkitbamrung, V., Burinprakhon, T., and Maensiri, S. Nanosized powders of silver-doped sodium cobalt oxides synthesized by polymerized complex method. In The 1st Nano-Engineering and Nano-Science Congress 2004, 7-9 July 2004, National University of Singapore, Singapore. pp. 93.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

4. Klinkaewnarong, J. and Maensiri, S. Nanocrystalline hydroxyapatites prepared by polymerized complex method. In The 1st Nano-Engineering and Nano-Science Congress 2004, 7-9 July 2004, National University of Singapore, Singapore. pp.111. 5. Thongbai, P. Chantaranima, T. and Maensiri, S. Synthesis of nanocrystalline thermoelectric perovskites powders for thermoelectric applications. In The 1st Nano-Engineering and Nano-Science Congress 2004, 7-9 July 2004, National University of Singapore, Singapore. pp. 117. 6. Laokul, P. and Maensiri, S. A simple route to nanocrystalline cordierite powders. In The 1st Nano-Engineering and Nano-Science Congress 2004, 7-9 July 2004, National University of Singapore, Singapore. pp. 127. 7. Maensiri, S., Fabrication, characterization and magnetic properties of electrospun Fe-doped TiO2 nanofibers, The 2nd lnternational Workshop on Smart Materials & Structures, Kiel, Germany, August, 29- September 1, 2007. 8. Maensiri, S., Synthesis, characterization, magnetic properties and cytotoxicity of La0.7Sr0.3MnO3 nanoparticles prepared by a simple chitosan-sol gel route, The 3rd 1. Title: Synthesis, characterization, magnetic properties and cytotoxicity of La0.7Sr0.3MnO3 nanoparticles prepared by a simple chitosan-sol gel route, The 3rd Seeheim Conference on Magnetism (SCM 2007) Frankfurt, Germany, August, 26-30 2007 Seeheim Conference on Magnetism (SCM 2007), Frankfurt, Germany, August, 26-30 2007. 9. Maensiri, S., Fabrication, morphology, and structure of carbon nanofibres from electrospun polyacrylonitrile nanofibers, 2007 International Symposium on Nonlinear Dynamics, Shanghai, China, October 27-30, 2007. 10. Maensiri, S., Synthesis of Yttrium Iron Garnet (Y3Fe5O12) Nanopowders by a Simple Proteic Sol–gel Process, First International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA 2007), Vung Tau, Vietnam, November 15-17, 2007.

Oral Presentations International conferences

1. Thermal shock behaviour of sintered alumina/5vol.%SiC nanocomposites. Presented at Materials Week: International Congress on Advanced Materials, their Process and Applications, September 25-28, 2000 at International Congress Centre Munich, Germany. 2. Crack healing and strength recovery in thermally-shocked sintered alumina/silicon carbide nanocomposites. Presented at The American Ceramic Society’s 103rd Annual Meeting and Exposition, April 22-25, 2001 at Indiana Convention Center & RCA Dome, Indianapolis, Indiana, USA. 3. Alcohol CDV synthesis of single-walled carbon nanotubes using MgO as a

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

catalyst support. Presentation at The 1st Nano-Engineering and Nano-Science Congress 2004, July 7-9, 2004, Singapore. 4. Nanofibres of polymers and ceramics fabricated by electrospinning. Presented at The 2nd 21st Century COE International Symposium on Global Renaissance by Green Energy Revolution, August 10-11, 2004 at Miracle Grand Hotel, Bangkok, Thailand. 5. Fabrication, characterization and magnetic properties of electrospun Fe-doped TiO2 nanofibers, The 2nd International Workshop on Smart Materials & Structures, Kiel, Germany, August 29-31, 2007 6. Synthesis, characterization, magnetic properties and cytotoxicity of La0.7Sr0.3MnO3 nanoparticles prepared by a simple chitosan-sol gel route, The 3rd Seeheim Conference on Magnetism (SCM 2007), Frankfurt, Germany August 26- 30, 2007 7. Fabrication, morphology, and structure of electrospun PAN-based carbon nanofibers, 2007 International Symposium on Nonlinear Dynamics (ISND 2007), Shanghai, China, October 26-30, 2007 8. Synthesis of Yttrium Iron Garnet (Y3Fe5O12) Nanopowders by a Simple Proteic Sol–gel Process, FIRST INTERNATIONAL WORKSHOP ON NANOTECHNOLOGY AND APPLICATION (IWNA 2007), Vung Tau City, Vietnam, November 15-17, 2007

National conferences 1. Crack healing and strength recovery in thermally-shocked alumina/SiC nanocomposite. Presented at The Second Thailand Materials Science and Technology Conference: Materials Science and Technology for a Sustainable Development of Thailand, August 6-7, 2002 at Kasetsart University, Thailand. 54 2. Surface elastic properties of Al2O3/SiC nanocomposites evaluated by line-focus acoustic microscopy. Presented at The 29th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2003), October, 20-22, 2003 at Khon Kaen Univertsity, Khon Kaen, Thailand. 3. SYNTHESIS AND MAGNETIC PROPERTIES OF NANOCRYSTALLINE COBALT-DOPED ZINC OXIDE DILUTED MAGNETIC SEMICONDUCTORS BY POLYMERIZED COMPLEX METHOD. Presented at The 31th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2005), October, 18-20, 2005 at Suranaree Univertsity of Technology, Nakhon Ratchasima, Thailand. 4. A SIMPLE ALCOHOL CVD SYNTHESIS OF SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES. Presented at The 31th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2005), October, 18-20, 2005 at Suranaree Univertsity of

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Technology, Nakhon Ratchasima, Thailand. 5. Electrospun Nanofibres: A research activities at Khon Kaen University. (Invited talk) Presented at The Siam Physics Congress 2006 (SPC 2006), March, 20-22, 2006 at The Tide Resort & Spa, Chonburi, Thailand. 6. Giant dielectric ceramics and composites. (Invited talk) Presented at The Siam Physics Congress 2007 (SPC 2007), March, 22-24, 2007 at The Tide Resort & Spa, Nakorn Pathom, Thailand. 7. Electrospinning of ceramic and carbon nanofibers. (Invited talk) Presented at The 33th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2007), October, 15- 18, 2007 at Walailuck Univertsity, Nakhon Sithammarat, Thailand. 8. Nanotechnology with nanofibers and nanparticles. (Young Scientist Award 2007 special talk) Presented at The 33th Congress on Science and Technology of Thailand (STT 2007), October, 15-18, 2007 at Walailuck Univertsity, Nakhon Sithammarat, Thailand. 9. Development of electrospinning system for nanofiber fabrication. Presented at The Nanotechnology for Life, March, 19, 2008 at The Miracle Grand, Bangkok, Thailand. 10. Electrospinning of magnetic oxides and composites. (Invited talk) Presented at The Siam Physics Congress 2008 (SPC 2008), March, 20-22, 2008 at Khao Yai, Nakhon Ratchasima, Thailand.

ชอ นายทศวรรษ สตะวน ต าแหนงและทท างาน ผชวยศาสตราจารย 8

สาขาวชาฟสกส คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏสกลนคร 680 ถนนนตโย อ าเภอเมอง จงหวดสกลนคร 47000 วน เดอน ปเกด 25 สงหาคม 2515 โทรศพท 042-970029 โทรสาร 042-970029 โทรศพทมอถอ 08-74283459 E-mail t_seetawan@mail.snru.ac.th tosawatseetawan@yahoo.com

ประวตการศกษา ระดบประถมศกษา ส าเรจการศกษาป 2528 โรงเรยนบานหวยไรหาดทรายมล จ. อ านาจเจรญ ระดบมธยมศกษาส าเรจการศกษาป 2534 โรงเรยนอ านาจเจรญ จ. อ านาจเจรญ ระดบปรญญาตร ครศาสตรบณฑต สาขาฟสกส ส าเรจการศกษาป 2538 มหาวทยาลยราชภฏอบลราชธาน จ.อบลราชธาน ระดบปรญญาโท วทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาฟสกส ส าเรจการศกษาป 2541

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

มหาวทยาลยเชยงใหม จ.เชยงใหม ระดบปรญญาเอก ปรชญาดษฎบณฑต สาขาฟสกส ส าเรจการศกษาป 2549 มหาวทยาลยขอนแกน จ.ขอนแกน

ความช านาญพเศษ 1. ทฤษฎกลศาสตรควอนตม 2. การค านวณสมบตทางเคมของสารดวยโปรแกรม VENUS 3. การสงเคราะหวสดเทอรโมอเลกทรกดวยวธการท าปฏกรยาแบบของแขง และวธโพลเมอร เชงซอน 4. สงเคราะหผงของวสดระดบนาโน 5. การสงเกตอนภาคระดบจลภาคดวยเครอง Scanning Electron Microscope 6. วเคราะหองคประกอบของธาตดวยเครอง EDX 7. วเคราะหโครงสรางผลกดวยเครอง XRD 8. การวดสมบตทางไฟฟาของวสดเทอรโมอเลกทรกดวยเครอง ZEM-1 9. การวดสมบตทางความรอนของวสดเทอรโมอเลกทรกดวยเครอง UVAC TC-7000 10. ค านวณสมบตทางความรอนดวยโปแกรม Molecular Dynamic (MD) 11. ออกแบบโครงสรางผลกดวยโปรแกรม Powder Cell 2.3 และ VISC 12. การค านวณหาระดบพลงงาน และสถานะความหนาแนนของสารดวยโปรแกรม DV-Xα และ CASTEP 13. สรางเตาเผาสารควบคมอณหภมได 1,200 oC

รางวล 1. มหาวทยาลยราชภฏอบลราชธานมอบรางวลงานวจยดเดนระดบปรญญาตร สาขาฟสกส ป 2538 2. มหาวทยาลยขอนแกนมอบรางวลวทยานพนธดเดนระดบปรญญาเอก สาขาวทยาศาสตร กายภาพป 2549 3. ส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาตมอบรางวลวทยานพนธยอดเยยมระดบปรญญาเอก สาขาวทยาศาสตรกายภาพและคณตศาสตร ประจ าป 2550 4. ศนยวจยนาโนเทคโนโลยบรณาการ มหาวทยาลยขอนแกนมอบรางวลชนะเลศโปสเตอรในการประชม “The 2nd Progress in Advanced Materials: Micro/Nano Materials and Applications” เมอวนท 18 มกราคม 2551

ลงพมพบทความในวารสารระดบนานาชาต 1. T. Seetawan, V. Amornkitbamrung, T. Burinprakhon and S. Maensiri, Nanosize powders of Silver-added Sodium Cobalt oxides synthesized by polymerized Complex Method, International Journal of Nanoscience, 4 (2) (2005) 237-244. 2. T. Seetawan, V. Amornkitbamrung, T. Burinprakhon, Santi Maensiri, K. Kurosaki, H. Muta, M. Uno, S. Yamanaka, Mechanical properties of Ag-added Na1.5Co2O4, Journal of Alloys and Compounds, 403 (2005) 308-311 (impact factor 1.25). 3. T. Seetawan, K. Kurosaki, Mechanical and thermoelectric properties of NaxCo2O4 sintered at high temperature, Materials Science An Indian Journal, 1

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

(1-2) (2005) 27-32. 4. T. Seetawan, V. Amornkitbamrung, T. Burinprakhon, Santi Maensiri, K. Kurosaki, H. Muta, M. Uno, S. Yamanaka, Thermoelectric power and electrical resistivity of Ag-added Na1.5Co2O4, Journal of Alloys and Compounds, 407 (2006) 314-317 (impact factor 1.25). 5. T. Seetawan, V. Amornkitbamrung, T. Burinprakhon, Santi Maensiri, K. Kurosaki, H. Muta, M. Uno, S. Yamanaka, Thermoelectric properties of NaxCo2O4 / Ag composites, Journal of Alloys and Compounds, 414 (2006) 293-297 (impact factor 1.25). 6. T. Seetawan, V. Amornkitbamrung, T. Burinprakhon, Santi Maensiri, K. Kurosaki, H. Muta, M. Uno, S. Yamanaka, Effect of sintering temperature on the thermoelectric properties of NaxCo2O4, Journal of Alloys and Compounds, 416 (2006) 291-295 (impact factor 1.25). 7. T. Seetawan, Thermoelectric properties of Ag-added NaxCo3O4, Journal of Thermoeelctricity, 2 (2006) 16-21. 8. W. Somkhunthot, T. Burinprakon, I. Thomas, V. Amornkitbamrung, T. Seetawan, Z. Chaohai, Design and construction of bipolar pulled-DC power supply for magnetron sputtering system, Pacific Science Review, 8 (2006) 37-40. 9. W. Somkhunthot, T. Burinprakon, I. Thomas, T. Seetawan, V. Amornkitbamrung, Bipolar Pulsed-DC Power Supply for Magnetron Sputtering and Thin Films Synthesis, ELEKTRIKA, 9 (2) (2007) 20-26. 10. T. Seetawan, T. Khuangthip, V. Amornkitbamrung, K. Kurosaki, J. Adachi, M. Katayama, A. Charoenphakdee, S. Yamanaka, Thermophysical Properties of PuO2 and AmO2 Solid Solutions Simulated by Molecular Dynamics, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1043E (2007) T09-09.

ประชมระดบนานาชาต 1. T. Seetawan, V. Amornkitbamrung, T. Burinprakhon and S. Maensiri : Nanosize powders of Silver-doped Sodium Cobalt oxides synthesized by polymerized complex method, 1th Nano-Engineering and Nano-Science Congress, 7-9 July, National, University of Singapore (2004) p. 93. 2. T. Seetawan, Thermoelectric properties of Ag-added NaxCo2O4, Internationa Conference on Micro/Nano Fabrication Technologies, 10-12 May Bangkok, Thailand, (2006) p. 46. 3. T. Seetawan, T. Burinprakhon, K. Kurosaki, Thermoelectric properties of Ag-added NaxCo2O4, Book of Abstracts ICT 2006, 25th International Conference on Thermoelectrics,6-10 August Hotel Marriott, Wien, Austria (2006) p.93. 4. T. Seetawan, T. Khuangthip, V. Amornkitbamrung, K. Kurosaki, J. Adachi, M. Katayama, A. Charoenphakdee, S. Yamanaka, Thermophysical Properties of PuO2 and AmO2 Solid Solutions Simulated by Molecular Dynamics, 2007 MRS Fall Meeting, November 26-30, Boston, USA (2007) p. T9.9.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

5. T. Seetawan, Molecular Dynamics Studies of (Pu1-x, Amx)O2, The 2nd Progress in Advance Materials: Micro/Nano Materials and Applications, 16-18 January, Khon Kaen, Thailand (2008) p. 63. 6. T. Seetawan, Synthesis of BSCCO Amorphous Materials by Melt-Quenched Method, The 2nd Progress in Advance Materials: Micro/Nano Materials and Applications, 16-18 January, Khon Kaen, Thailand (2008) p. 123.

__________________________________