Cu掺杂SnSe晶体生长及热电性能研究

利用坩埚下降法成功制备了具有标准Pnma空间群结构的Cu掺杂SnSe晶体,其尺寸为φ18 mm×55 mm,Cu元素在晶体中均匀分布。该晶体为P型半导体材料,电导率在600 K附近具有最低值4.53 S·cm^(-1),载流子浓度在830 K下达到1.69 cm×10^(19) cm,Seebeck系数最大值为739.5μV·K^(-1),出现在500 K附近。功率因子PF随温度升高始终增加,830 K下为4.80μW·cm^(-1)·K^(-2)。热电性能ZT在800 K附近达到最高值0.83,说明该晶体是一种潜在的中温区热电材料。

新型热电SnSe半导体晶体研究进展

SnSe晶体是一种新型Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体热电材料,具有极低的本征热导率和超高的热电优值ZT,因兼具有高性能、环境友好以及成本低廉等综合优势,近些年正成为国际上争相研究的热点。然而SnSe晶体属于层状结构材料且热膨胀性复杂,导致晶体在生长过程中极易出现解理和开裂,难以获得大尺寸晶体。本文对当前国内外几种主流SnSe晶体生长方法进行了归纳,包括水平气相法、垂直布里奇曼法、垂直温度梯度法等,综合评价了各种方法的优缺点。重点介绍了本团队在水平布里奇曼法生长SnSe晶体方面的研究结果,该方法有望成为未来制备高质量、大尺寸SnSe晶体的一种主流技术。此外,还将不同SnSe晶体的热电优值ZT进行了比较,并对其性能波动进行了初步分析。本综述论文将有助于加深人们对SnSe晶体生长特性的认识,并为未来该晶体材料制备和性能研究提供参考。

SnSe热电半导体晶体生长技术创新进展

SnSe晶体是一种新型低成本环境友好型热电半导体材料,近几年已成为国内外研究的热点。为了获得SnSe晶体,目前国际上主要采用垂直布里奇曼法和垂直梯度凝固法两种技术进行生长。然而该材料因具有独特的层状结构和复杂热膨胀特征,其在晶体生长过程中极易发生解理开裂,导致难以获得大尺寸晶体。为了解决高完整SnSe晶体制备难题,本团队在材料体系相图及热重分析指导下,近年来先后开发出了气相法、水平熔体法以及水平液封法等多种晶体制备技术,均成功获得了较大尺寸的SnSe晶体材料。本论文从工艺原理、技术要点、晶体生长结果等多方面对相关技术创新情况予以介绍,并将它们的优缺点进行了对比。综合评价认为水平液封法在获取高完整SnSe晶体及性能调控方面具有显著优势,未来将逐渐成为一种广受欢迎的技术。