Bi2Te3基薄膜熱電性質(zhì)與紅外性質(zhì)研究.pdf

1、Bi2Te3材料作為室溫下熱電性能最好的半導(dǎo)體材料已被廣泛研究，已有許多研究者們將其薄膜結(jié)構(gòu)集成于功能器件以實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控的目的，如在熱紅外隱身中集成Bi2Te3材料利用熱電轉(zhuǎn)換功能來(lái)降低目標(biāo)表面的溫度，從而減小目標(biāo)表面的輻射量。本論文通過(guò)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(kāi)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(shí)

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

3、6.48μW/K2cm大于短退火時(shí)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(shí)間下紅外吸收峰頻率發(fā)生紅移，而在長(zhǎng)退火時(shí)間下吸收峰先發(fā)生紅移再發(fā)生藍(lán)移。
　　3.采用自摻雜和Sn元素?fù)诫s手段研究了薄膜成分變化對(duì)熱電性能和紅外吸收性能的影響。根據(jù)Bi2Te3晶體結(jié)構(gòu)特征構(gòu)建自摻雜模型和Sn摻雜模型，并以第一性原理計(jì)算為手段對(duì)其電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算以優(yōu)化摻雜成分。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，薄膜的化學(xué)計(jì)量比為