含铅GaSb基半导体的热电输运特性

GaSb是III-V族系列直接带隙半导体材料,其内部的缺陷性质对调控材料的热电性能具有重要作用。研究发现,在GaSb中掺杂Pb后材料内部产生了大量的反结构受主缺陷Pb-Sb及施主缺陷Pb＋Ga,但本征缺陷V3-Ga和Sb2＋Ga浓度减少。这些缺陷浓度的变化直接调控了材料的热电输运性能。例如,掺杂0.25%Pb后,室温载流子浓度由未掺杂时的~5.04×1023m-3突增到9.50×1025m-3;在867K时,电导率由0.56×104Ω-1·m-1增加到4.82×104Ω-1·m-1;晶格热导率由4.63W·K-1·m-1下降到3.41W·K-1·m-1。最大热电优值（ZT）为0.21,约是未掺杂GaSb最大ZT值的10倍。

GaSb基半导体激光器功率效率研究

为了提高GaSb基半导体激光器的功率效率和可靠性,研究了GaSb基半导体激光器欧姆接触形成机理并提出了一种新型四层金属欧姆接触结构(Ni/AuGe/Mo/Au)。进行了Au/Mo/AuGe/Ni/n-GaSb在150℃～450℃退火温度下欧姆接触的实验研究,结果表明,新结构能够在250℃～450℃退火温度和10min退火时间下形成良好的欧姆接触并具有较低的接触电阻率,有效地提高了GaSb基半导体激光器的功率效率。俄歇射线能谱分析表明,新型金属化结构中各原子之间的互扩散减少,结构表面形貌光滑、平整,有助于半导体激光器后续封装的进行,有效地提高了GaSb基半导体激光器的可靠性。

不同Zn含量的GaSb热电半导体及其性能

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了四种不同Zn含量的GaSb热电半导体(分别是GaSb,Zn0.9Ga2.1Sb2,ZnGa2Sb2和Zn1.1Ga1.9Sb2),并分析研究其热电性能。结果表明:加Zn后虽然GaSb的Seebeck系数大幅度降低,但电导率提高了约两个数量级,热导率也得以降低,最终热电性能明显提高。在713K时Zn1.1Ga1.9Sb2的最大ZT值达到0.11,比本征GaSb的ZT值提高了近6倍。