离子束溅射制备Bi2Te3热电薄膜

采用离子束溅射技术,溅射不同面积比例的Bi/Te二元复合靶,制备Bi2Te3热电薄膜,所制备的薄膜Bi∶Te原子比接近2∶3.X射线衍射测量结果显示,薄膜的主要衍射峰与Bi2Te3标准衍射峰相同,在(015)晶面上择优选向明显,存在少量的Bi和[Bi,Te]杂质峰.霍尔系数测试及Seebeck系数测量结果表明,薄膜都为n型半导体薄膜,电导率量级为105Sm-1,电学性能良好.在不同条件下制备的薄膜Seebeck系数最大值为-168μVK-1,最小值为-32μVK-1.其中,Bi∶Te原子比为0.69,退火温度为300℃的薄膜功率因子最大,达1.1×10-3Wm-1K-2.

磁控溅射法制备Bi_2Te_3热电薄膜的研究

Bi2Te3薄膜是室温下热电性能最好的热电材料,利用磁控溅射在长有一薄层SiO2的n型硅样品上制备Bi/Te多层复合薄膜,经后续退火处理生成Bi2Te3。通过分析Bi2Te3薄膜的生长和退火工艺,探讨Bi/Te中Te的原子数分数对薄膜热电性能的影响。采用XRD和SEM对薄膜的结构、形貌和成分进行分析,并测量不同条件下的Seebeck系数。薄膜Seebeck系数均为负数,表明所制备样品是n型半导体薄膜,且最大值达到-76.81μV.K-1;电阻率ρ随Te的原子数分数增大而增大,其趋势先缓慢后迅速。Bi2Te3薄膜的热电性能良好,Te的原子数分数是60.52%时,功率因子最大,为1.765×10-4W.K-2.m-1。

Bi_2Te_3基热电薄膜材料的制备方法研究

Bi_2Te_3基热电材料由于在微电子、光电子等高技术领域具有潜在的应用前景,从而得到了人们的广泛关注。低维Bi_2Te_3基热电材料由于具有特殊的量子限制效应,已成为提高热电性能的有效途径。近年来,研究者非常重视Bi_2Te_3基热电薄膜的制备及性能研究,并做了大量相关的研究工作,许多制备方法也相继出现,并获得了高质量的Bi_2Te_3基热电薄膜。

制备条件对Bi_2Te_3薄膜导电性能的影响

通过物理气相沉积法在石英基底上于不同条件下制备出五种Bi_2Te_3薄膜,并且利用扫描电子显微镜和XRD对各薄膜样品进行表征,最后运用四探针测试法测试样品导电性能。结果表明:制备温度和沉积时间对Bi_2Te_3薄膜的表面形貌和样品膜的导电性能影响很大;制备温度越高、沉积时间越长,所制薄膜的均匀度及致密度越高、导电性越好。

拓扑绝缘体薄膜在超快光器件中的应用(特邀)

随着超快光学的发展和对以Bi2Te3为代表的拓扑绝缘体材料研究的深入,近几年,将拓扑绝缘体薄膜应用于超快光器件的研究方向发展迅速并发表了一系列研究成果,本文综述了近年来基于拓扑绝缘体材料的超快激光及光器件的研究。从材料结构及制备方法出发,介绍了其独特的光学及光电特性,总结了其在超快激光及光器件中的应用研究进展,回顾和讨论了这一领域的成就和挑战,并对将拓扑绝缘体薄膜材料应用于超快光器件的进一步研究进行了展望。

Bi_2Te_3柔性热电薄膜发电器件

在几种形状不同的柔性电路板上磁控溅射Bi_2Te_3薄膜,温差测试之后进行结构的优化设计。在给予一定温差条件下,测量优化设计后的柔性热电薄膜在退火前后的输出电压和电阻率,并提出了改进措施。研究表明:优化后的柔性热电薄膜相较之前有很大的改善;柔性热电薄膜输出的电压与提供的温差近似呈线性关系;在温差为200K时,输出电压为310mV,电阻率为0.792mΩ·cm;200℃/h真空退火后,输出电压增大到368mV,电阻率也同时增大,达到0.869mΩ·cm。

Bi-Sb-Te基热电薄膜温差电池离子束溅射制备与表征

本文采用离子束溅射Bi/Te和Sb/Te二元复合靶,直接制备n型Bi2Te3热电薄膜和p型Sb2Te3热电薄膜.在退火时间同为1h的条件下,对所制备的Bi2Te3薄膜和Sb2Te3薄膜进行不同温度的退火处理,并对其热电性能进行表征.结果表明,在退火温度为150℃时,制备的n型Bi2Te3热电薄膜的Seebeck系数最大,为-148μVK-1,功率因子也达到最大,为0.893×10-3Wm-1K-2;在退火温度为200℃时,制备的p型的Sb2Te3热电薄膜的Seebeck系数为+117μVK-1,功率因子达到最大,为0.797×10-3Wm-1K-2.因此,本文分别选取了150℃退火温度下制备的Bi2Te3薄膜和退火温度为200℃下制备的Sb2Te3薄膜作为薄膜温差单体电池的p型和n型薄膜层.结果表明,在冷热端温差为50K的条件下,薄膜温差单体电池的输出电压为15.26mV,最大的输出功率为0.129μW.

闪蒸法制备N型Bi_2(Te_(0.95)Se_(0.05))_3薄膜的微结构及热电性能研究

采用闪蒸法在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2(Te0.95Se0.05)3热电薄膜,并在373～573 K进行1 h的真空退火处理。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析。采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法进行测量,采用温差电动势法在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征。沉积态薄膜表明了(015)衍射峰为最强峰,退火处理后最强衍射峰为(006);沉积态薄膜由许多纳米晶粒组成,晶粒大小分布较均匀,平均晶粒尺寸大约45 nm,退火处理后出现了斜方六面体的片状晶体结构。退火温度从373 K增加到473 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数增加,激活能也随退火温度的增加而增大,退火温度从523 K增加到573 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数都缓慢下降。从373～473 K,热电功率因子随退火温度的升高而单调增加,退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别是2.7 mΩ.cm和-180μV.K-1,热电功率因子最大值为12μW.cmK-2。退火温度从523 K增加到573 K,热电功率因子的值逐渐下降。