Cilvēce gadā patērē 565 EJ lielu enerģijas daudzumu, un ir aplēsts, ka 63 % no tā tiek izniekots kā siltums un 32 % no tiem, kā zema līmeņa siltums < 200°C, kas veido 1020 J gadā un ir aptuveni Eiropas enerģijas patēriņš gadā. Šo enerģiju var atgūt, izmantojot termoelektriskos ģeneratorus (TEG), kuri tiešā veidā siltumenerģiju pārvērš elektroenerģijā. Izmantojot efektīvus TEG, tiek risinātas vairākas problēmas reizē: tiek izmantota izniekotā siltumenerģija elektroenerģijas ražošanai, tiek samazināta globālā sasilšana un tiek risināta enerģētikas krīze. Šo apstākļu apzināšana ir stimulējusi plašus pētījumus termoelektrisko materiālu jomā, tajā skaitā arī organiskos materiālos.
Pēdējos gadu desmitos funkcionāli organiskie materiāli konkurē un aizstāj klasiskos neorganiskos pusvadītājus saules baterijās un gaismu emitējošās diodēs, kur organiskie materiāli ir aktīvā sastāvdaļa, piemēram, organisko gaismu emitējošo diožu displejos dažādās portatīvās ierīcēs un ne tikai.
Organisko materiālu salīdzinoši mazā elektrovadītspēja kavē to pielietojumu TEG jomā, tādēļ norit aktīvi pētījumi lādiņnesēju transporta izzināšanai organiskajos materiālos un tā uzlabošanai.
Promocijas darba mērķis bija izpētīt mazmolekulāro materiālu plāno kārtiņu morfoloģijas ietekmi uz elektriskajām un termoelektriskajām īpašībām, kā arī no sistēmām ar vislabākajām termoelektriskajām īpašībām izveidot termoelektrisko ierīci.
Darba ietvaros tika pētīta organisko materiālu un plāno kārtiņu struktūras ietekme uz kārtiņu elektriskajām un termoelektriskajām īpašībām. Pirmo reizi tika pētīta jauni sintezētu indandionu fragmentu saturošu AZO savienojumu un tetratiotetracēna atvasinājumu molekulas struktūras ietekme uz plāno kārtiņu morfoloģiju, elektriskajām un termoelektriskajām īpašībām. Tika noteikta telpisko molekulu grupu ietekme uz kārtiņu elektriskajām īpašībām un morfoloģiju. Plāno organisko kārtiņu morfoloģijas raksturošanai tika izmantota skenējošā elektronu mikroskopija. Lādiņnesēju transporta plānās kārtiņās raksturošanai, tika pētīti lokālie lādiņnesēju lamatu līmeņi, noteikts lādiņnesēju kustīgums un kārtiņu elektrovadītspēja. Mērījumu veikšanai tika izveidota iekārta lādiņnesēju kustīguma noteikšanai ar lādiņnesēja caurplūdes laika metodi un lādiņnesēju ekstrahēšanas ar lineāri izvērsta sprieguma metodi. Termoelektrisko īpašību noteikšanai tika izveidota iekārta un mērīts Zēbeka koeficients, kā arī tika izveidota iekārta 3ω metodei siltumvadītspējas noteikšanai. P-tipa pusvadītāju plāno kārtiņu termoelektrisko īpašību uzlabošanai tika veikta plāno kārtiņu dopēšana ar jodu, kas ietvēra arī jaunas iekārtas izveidošanu plāno kārtiņu iegūšanai ar termiskās iztvaicēšanas metodi joda atmosfērā. N-tipa pusvadītāju plāno kārtiņu iegūšanai tika uzbūvēta iekārta divu vielu vienlaicīgai termiskajai iztvaicēšanai vakuumā.
Darba ietvaros tika izveidots planāra tipa organisko materiālu plāno kārtiņu TEG un nodemonstrēta tā darbība. Darba novitāte ir noskaidrota telpisko tritiloksietil grupu ietekme uz indandion grupu saturošu AZO savienojumu plāno kārtiņu elektriskajām īpašībām un morfoloģiju. Pirmo reizi ir pētītas elektriskās un termoelektriskās īpašības virknei tetratiotetracēna (TTT) atvasinājumu. Ir izpētītas termoelektriskās īpašības tetratiotetracēna un tā atvasinājumu plānās kārtiņās, kā arī šo kārtiņu dopēšanas ar jodu ietekme uz elektriskajām un termoelektriskajām īpašībām, kā arī uz kārtiņas morfoloģiju. Darba ietvaros ir izveidotas plānas n-tipa vadītspējas kārtiņas, kas sastāv no tetratiotetracēna un tetraciānohinodimetāna (TCNQ), izmantojot divu vielu vienlaicīgu iztvaicēšanas vakuumā metodi, kā arī izpētītas to termoelektriskās īpašības un raksturota to morfoloģijas atkarība no dažādām TTT un TCNQ koncentrācijām.
