Sb2Te3热电薄膜磁控溅射制备工艺

Sb2Te3基半导体合金是目前性能较好的热电半导体材料.将材料低维化处理可以获得较块状材料更大的热电优值.通过磁控溅射工艺制备低维Sb2Te3薄膜,并通过AFM、XRD和XPS测试方法对薄膜的成分、薄膜表面以及原子偏析进行表征.通过退火工艺去除薄膜应力,观察退火工艺前后薄膜表面形貌的变化以及退火温度对薄膜表面质量的影响.试验结果表明通过磁控溅射工艺所制备出的Sb2Te3薄膜为非晶态,随着溅射功率增大,薄膜的表面粗糙度增大.退火可使薄膜变为晶态,但是表面粗糙度增大.较大或较小溅射功率下所制备的薄膜其合金成分与合金靶材有较大偏差.     

电场激活压力辅助烧结对(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料微观结构及热电性能的影响

采用电场激活压力辅助烧结（FAPAS）技术制备了(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料,采用无电场、低电场强度和高电场强度三种烧结方式作为对比实验,研究了烧结过程中施加电场强度对(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料微观结构和热电性能的影响。研究结果表明,在烧结过程中施加电场,可明显提高(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料的电导率和Seebeck系数,从而提高其综合电功率因子;而采用大电场强度烧结则会使(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8材料出现层状结构择优取向,在电性能相对较高的情况下亦使其热导率明显减低,从而获得较高ZT值。     

Bi2Te3热电材料研究现状

Bi2Te3热电材料是半导体材料,室温下具有良好的热电特性,能够实现热能和电能的相互转化,应用前景十分广阔。Bi2Te3热电材料的转换效率低是影响其应用的瓶颈之一,目前世界范围内的研究热点主要集中在如何提高热电材料的能量转换效率上。综述了热电材料的种类、国内外关于Bi2Te3热电薄膜的制备方法和性能研究,对多种典型制备方法进行分析对比,探讨了影响Bi2Te3热电薄膜质量的因素及机制。结合Bi2Te3热电薄膜在温差发电和热电制冷方面的应用,如果微型热电制冷器实现与大功率LED芯片集成封装,那么芯片级低温散热问题有望解决。     

(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05热压合金微观结构和电学性能相关性研究

通过熔炼,研磨制备N型(Bi2Te3)0．90(Sb2Te3)0．05(Sb2Se3)0．05热电材料的粉末,热压制备混合粉末热压合金。通过SEM和XRD研究热压合金的微观结构,在室温测量热压合金样品的电学性能。结果表明热压合金在微观结构和电学性能上存在各向异性,从而预示能够在增强材料机械强度的同时提高其热电性能。     

低维Bi_2Te_3热电材料的制备与性能研究

用溶剂热法制备了直径在100nm以内的一维针状及厚20～30nm、长几微米的二维花朵状Bi2Te3热电材料,分析了不同形貌产物的生长机理,并对其热电性能进行了比较。结果表明,添加剂的分子结构对产物形貌起决定性作用。不同形貌产物的热电性能随温度变化的机制不同,一维纳米结构Bi2Te3产物的功率因子随温度升高而增加,最大值为143.1μΩ·m–1K–2。而二维纳米结构的Bi2Te3产物虽然在室温附近有较大的Seebeck系数,约100μV/K,但由于其电导率较低,功率因子在较宽的温度范围内保持在23μΩ·m–1K–2左右。     

Bi2Te3热电材料改性研究及其进展

随着全球经济对高效、无污染能源转换的强劲需求,Bi2Te3半导体作为最优异的室温热电材料取得了长足稳步的发展。本文在简述Bi2Te3热电材料的结构和性能的基础上,重点介绍了掺杂、纳米化、掺杂与纳米化相结合的方法对Bi2Te3热电性能的影响,详细分析了其影响机制。结果表明,以上方法均能很大程度上提升Bi2Te3热电材料的热电性能,尤其是掺杂与纳米化相结合对热电性能的提高更为显著。最后,对Bi2Te3热电材料改性的研究方向进行了展望。     

反应烧结压力对Bi2Te3半导体材料组织与性能的影响

以Bi和Te的单质为原料,用固相反应烧结法制备Bi2Te3P型半导体制冷材料.实验采用X射线衍射仪、莱卡光学显微镜分析压制工艺对材料组织性能的影响.实验结果表明:压力增加,塞贝克系数减少.压力较小时有BiTe存在,压力增加BiTe减少,Bi2Te3增加,300KN时基本为纯Bi2Te3     

脉冲激光沉积法制备Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜及其激光感生的热电电压效应

采用脉冲激光沉积(PLD)法在倾斜Al2O3(0001)衬底上制备了Bi2Sr2Co2Oδ(BSCO)系列热电薄膜,发现该类薄膜中有激光感生热电电压(LITV)效应.X射线衍射(XRD)谱显示Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜沿c轴外延生长.采用标准四探针法测试了Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜的电阻随温度的关系.结果表明所制备的Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜在80～360 K范围内呈半导体导电特性.研究发现,在倾斜角度分别为10°和15°的倾斜衬底上制备的Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜都存在一个最佳厚度,在这一厚度下可使激光感生热电电压(LITV)信号的峰值电压达到最大,分别为0.4442 V和0.7768 V.可以认为该激光感生热电电压信号是由Bi2Sr2Co2Oδ薄膜面内和面间塞贝克系数张量的各向异性引起的.     

射频磁控溅射法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜

利用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,薄膜在室温下生长,再在Ar气氛中快速退火。通过X射线衍射、X射线电子能谱、原子力显微镜和吸收谱研究了退火温度对薄膜结构、组分、形貌和禁带宽度的影响。结果表明,所制备样品为Cu2ZnSnS4多晶薄膜,具有较强的沿(112)晶面择优取向生长的特点,薄膜组分均为富S贫Cu,样品表面形貌比较均匀。退火温度为350,400,450和500℃的薄膜样品的禁带宽度分别是1.49,1.53,1.51和1.46 eV。     

基于金属-半导体-金属结构的Bi2Te3室温高响应率太赫兹探测器

基于二维拓扑绝缘体Bi_2Te_3材料利用微纳工艺制备了金属-拓扑绝缘体-金属(MTM)结构的太赫兹光电探测器.器件在0. 022 THz的响应率可达2×10~3A/W,噪声等效功率(NEP)低于7. 5×10~(-15)W/Hz~(1/2),探测率D~*高于1.62×10~(11)cm·Hz~(1/2)/W;在0. 166 THz的响应率可达281. 6 A/W,NEP低于5. 18×10~(-14)W/Hz~(1/2),D~*高于2. 2×10~(10)cm·Hz~(1/2)/W;在0. 332 THz的响应率可达7. 74 A/W,NEP低于1. 75×10~(-12)W/Hz~(1/2),D~*高于6. 7×10~8cm·Hz~(1/2)/W;同时器件在太赫兹波段具有小的时间常数(7～8μs).该项工作突破了传统光子探测的带间跃迁,实现了可室温工作、高响应率、高速响应以及高灵敏度的太赫兹探测器件.     

磁控溅射法制备AZO薄膜的工艺研究

用XRD测试仪、分光光度计、四探针等测试仪器,探讨了制备气氛、退火温度和退火环境对AZO薄膜光电性能及结构的影响。结果表明:氧气和氩气的体积流量比为2∶1时,薄膜透光率最高(95.33%);退火有利于薄膜结晶;低于400℃退火时,温度越高薄膜电阻越小,超过400℃后,真空中退火温度再升高电阻变化不大,而空气中退火温度再升高电阻反而变大。     

直流磁控溅射ZnO薄膜的结构特性

通过改变工作气压、溅射电流、氩氧比等工艺参数,较为系统地探索了用反应式直流磁控溅射法制备ＺｎＯ薄膜的工艺条件,并采用ＸＲＤ和ＡＥＳ对这些薄膜的结构特性进行测试分析,成功地得到了具有ｃ轴择优取向、结晶度高的ＺｎＯ薄膜。     

磁控溅射生长SiC薄膜的拉曼光谱研究

用射频磁控溅射法在Si(100)和玻璃衬底上制备出衬底温度分别为300,450,600℃的碳化硅薄膜,并对薄膜进行了拉曼光谱和原子力显微镜测试分析。结果表明,用溅射法在玻璃衬底上生长出微晶SiC(μc-SiC)薄膜和在Si(100)衬底上生长出立方碳化硅(β-SiC)薄膜。并且薄膜材料的结晶度随着衬底温度的升高而改善。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的微结构与光学特性

研究了膜厚对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响。采用射频磁控溅射法在单晶硅(111)和玻璃基片上制备了不同厚度的ZnO薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜和紫外可见光谱对薄膜进行了表征。结果表明薄膜结晶性能良好,在(002)晶面具有明显的c轴取向。随着薄膜厚度的增加,透射率下降,吸收边红移,禁带宽度逐渐减小。     

磁控溅射法制备PZFNT铁电薄膜的实验研究

采用RF磁控溅射法在12．7cm的PZT／Pt／Ti／SiO2／Si基片上制备了PZFNT薄膜，后处理采用快速退火工艺，对不同退火温度的薄膜进行了分析。实验结果表明，采用PZT缓冲层对PZFNT薄膜的性能有显著的影响，可明显降低PZFNT薄膜的晶化温度，提高其介电和铁电性能。在优化工艺条件下，可获得介电常数和损耗分别为1328和3.1％，剩余极化和矫顽场分别为29．8℃／cm^2和46kV／cm的铁电薄膜，该薄膜可望在铁电存储器和热释电红外探测器中得到应用。     

磁控溅射工艺对VOx薄膜结构和性能的影响

以高纯氧和高纯氩为气源,通过改变薄膜的制备工艺,用直流磁控溅射法在玻璃和单晶硅片上制备了VOx 薄膜,并对其进行了退火处理。借助LCR测试仪和X射线衍射仪,对VOx薄膜的电阻温度系数、晶体结构进行了检测。结果表明,当溅射 气压为1.5Pa,功率为100W,时间为1h,氧氩比为0.8∶25时, 经450℃退火后,玻璃基片上制备的薄膜的电阻温度系数(TCR)超过-0.02/℃,其结构和性能最好。同时对比了玻璃和单晶硅基片对VOx 薄膜的生长、性能和结构的影响。当氧氩比为0.8∶25时,单晶硅片上制得的VOx薄膜的质量和性能最好。     

ZnO薄膜的射频磁控溅射制备及性能研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出高质量的ZnO薄膜.对薄膜的结构和性能进行了研究.所制备的ZnO是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,最佳择优取向为(002)方向.ZnO薄膜的霍尔迁移率和载流子浓度分别为8×104m2/(V·s)和11.3×1020 cm-3.     

用磁控溅射和退火方法制备AlSb多晶薄膜

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备Al/Sb预制多层薄膜,然后将Al/Sb预制多层薄膜在退火炉中退火得到AlSb多晶薄膜.用X射线衍射(XRD)法测薄膜结构;用扫描电镜(SEM)测薄膜Al/Sb成分比,结果表明AlSb多晶薄膜具有单一的晶相、均匀的结构,以及粒径大约20nm的晶粒.根据电导率(lnσ)与温度(T)的关系得到电导激活能为0.21和0.321eV,为制备出适用于太阳电池的AlSb多晶薄膜奠定了一定的技术基础.     

用磁控溅射和退火方法制备AlSb多晶薄膜

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备Al/Sb预制多层薄膜,然后将Al/Sb预制多层薄膜在退火炉中退火得到AlSb多晶薄膜.用X射线衍射(XRD)法测薄膜结构;用扫描电镜(SEM)测薄膜Al/Sb成分比,结果表明AlSb多晶薄膜具有单一的晶相、均匀的结构,以及粒径大约20nm的晶粒.根据电导率(lnσ)与温度(T)的关系得到电导激活能为0.21和0.321eV,为制备出适用于太阳电池的AlSb多晶薄膜奠定了一定的技术基础.     

溅射参数对Ge_2Sb_2Te_5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化关系的影响 ,结果表明 :(1)当溅射功率一定时 ,随溅射氩气气压的增加 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率先增大后减小 ,而消光系数先减小后增大 .(2 )当溅射氩气气压一定时 ,对于非晶态薄膜样品 ,在 5 0 0 nm波长以下 ,折射率随溅射功率的增加先增加后减小 ,消光系数则逐渐减小 ;在 5 0 0 nm以上 ,折射率随溅射功率的增加逐渐减少 ,消光系数先减小后增加 .对于晶态薄膜样品 ,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加 ,消光系数则逐渐减少 .(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化 ,在长波