Bi2Te3基薄膜熱電性質與紅外性質研究.pdf

1、Bi2Te3材料作為室溫下熱電性能最好的半導體材料已被廣泛研究，已有許多研究者們將其薄膜結構集成于功能器件以實現(xiàn)智能調控的目的，如在熱紅外隱身中集成Bi2Te3材料利用熱電轉換功能來降低目標表面的溫度，從而減小目標表面的輻射量。本論文通過工藝優(yōu)化，后續(xù)熱處理工藝以及摻雜改性手段就Bi2Te3基薄膜的熱電性能和紅外吸收性能展開研究：
　　1.首先從射頻磁控濺射工藝研究入手得到制備Bi2Te3薄膜的最佳工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，薄膜的沉積時

2、間會影響基底溫度，從而嚴重影響薄膜晶化程度，而薄膜電阻與沉積時間呈非線性關系；薄膜沉積功率通過影響濺射的粒子能而改變薄膜結晶性及表面電阻，最終得到一個相對平穩(wěn)的沉積功率值18 W、25 W和30 W。工作氣壓存在一個最優(yōu)值0.6 Pa。在氬氣流量17 sccm以下制得的薄膜相對更致密，薄膜表面電阻小于8Ω/□。
　　2.研究了Bi2Te3薄膜熱處理對熱電性能和紅外吸收性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)長退火時間（60 min）下得到的功率因子1

3、6.48μW/K2cm大于短退火時間（30 min）下得到的功率因子11.43μW/K2cm；另外，隨著退火溫度升高，在短退火時間下紅外吸收峰頻率發(fā)生紅移，而在長退火時間下吸收峰先發(fā)生紅移再發(fā)生藍移。
　　3.采用自摻雜和Sn元素摻雜手段研究了薄膜成分變化對熱電性能和紅外吸收性能的影響。根據(jù)Bi2Te3晶體結構特征構建自摻雜模型和Sn摻雜模型，并以第一性原理計算為手段對其電子結構進行計算以優(yōu)化摻雜成分。實驗發(fā)現(xiàn)，薄膜的化學計量比為