摻雜In2Se3基半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)與熱電性能研究.pdf

1、本文研究的In2Se3熱電材料是一類A2IIIB3VI型直接寬帶隙半導(dǎo)體，在不同的溫度下In2Se3可呈現(xiàn)多種不同的相，其對應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)也會有所差別。本課題研究的主要內(nèi)容是通過對In2Se3兩種相的半導(dǎo)體材料進(jìn)行元素?fù)诫s，探究摻雜后，基體材料在結(jié)構(gòu)和熱電性能上的關(guān)聯(lián)。主要研究結(jié)果總結(jié)如下：
　　1、在α?In2Se3晶格內(nèi)部存在著如Se空位(VSe)、In空位(VIn)、間隙In(Ini)以及范德華間隙等多種晶格缺陷。本

2、文采用S等電子替換Se制備了α-In2SxSe3-x(x=0,0.05,0.2,0.5)系列材料。通過摻雜硫元素，一方面，在產(chǎn)生額外缺陷的同時(shí)，會引起晶體內(nèi)部固有缺陷的重排，避免VIn和Ini作為施主缺陷產(chǎn)生湮滅，從而增加載流子濃度、提高電導(dǎo)率；另一方面，摻雜元素會引起晶格畸變，增強(qiáng)聲子散射作用，降低晶格熱導(dǎo)率，從而改善材料熱電性能。結(jié)果表明，在垂直壓制方向上，當(dāng)x=0.05時(shí)，材料In2S0.05Se0.95的熱電性能改善最為明顯，在

3、923K時(shí)，其熱電優(yōu)值ZT達(dá)到最大值0.67，是本征α-In2Se3(ZT=0.24)的2.8倍。
　　2、γ?In2Se3相在室溫下能夠以帶缺陷的纖鋅礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在，即在沿C軸方向，有三分之一的In原子空位呈螺旋狀有序排列分布。本文中我們采用在溶液中擴(kuò)散的方式向γ?In2Se3中摻雜鋰元素，通過控制粉末樣品在鋰溶液中擴(kuò)散的時(shí)間和溫度，研究鋰元素的摻入對樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)和熱電性能的關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明，擴(kuò)散摻入的鋰元素會占據(jù)晶體中固有的In