高性能Bi_(2)Te_(3-x)Se_(x)热电薄膜的可控生长

碲化铋基材料一直被认为是室温下性能最优异的热电材料之一,也是商用热电器件首选的块体材料.然而面对柔性或高密度设备等应用需求时,薄膜热电材料比块体材料更具优势.因此,提升薄膜材料热电性能及可控制备技术至关重要.与碲化铋基块体材料和P型碲化铋基薄膜相比,N型碲化铋基薄膜的性能相对偏低.本工作利用磁控溅射法制备了一系列N型碲化铋薄膜,研究衬底温度和工作压强对薄膜生长模式的影响规律,从而通过溅射参数精确调控薄膜的形貌、结构和生长取向,在合适的衬底温度和工作压强的共同作用下,制备出(00l)方向层状生长的高质量致密薄膜.由于层状结构薄膜具有超高的面内载流子迁移率,该薄膜实现了大于10^(5) S/m的超高电导率.由于兼具高电导率与高Seebeck系数,该层状薄膜试样在室温下的功率因子高达42.5μW/(cm·K^(2)),克服了N型碲化铋基薄膜材料难以匹配P型碲化铋基薄膜材料的困难.