【摘 要】
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近几十年来,热电材料得到了深入研究,热电器件在制冷和发电领域也得到了广泛应用。随着无线传感器和通信技术在电子、医疗、工业等领域的兴起,人们对无线设备性能的要求也越来越高。热电薄膜由于体积小,灵活性强等特点,在制造微型传感器、微功率源和一些小型设备等方面具有良好的应用前景。热电薄膜性能的提高对热电器件的生产与应用具有重要意义。1.衬底的选择能够在很大程度上影响热电薄膜的性能。在之前的工作中,我们在S
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近几十年来,热电材料得到了深入研究,热电器件在制冷和发电领域也得到了广泛应用。随着无线传感器和通信技术在电子、医疗、工业等领域的兴起,人们对无线设备性能的要求也越来越高。热电薄膜由于体积小,灵活性强等特点,在制造微型传感器、微功率源和一些小型设备等方面具有良好的应用前景。热电薄膜性能的提高对热电器件的生产与应用具有重要意义。1.衬底的选择能够在很大程度上影响热电薄膜的性能。在之前的工作中,我们在Si衬底上生长出了性能较好的MoO2+x薄膜,功率因子在700 K时为1.78 m W/（m·K2）。研究表明,塞贝克系数的显著增强主要来源于Si衬底的贡献。本文根据平行传导模型,通过调节MoO2+x/Si体系中MoO2+x膜的厚度,能够改变Si衬底对塞贝克系数的贡献比例,从而优化功率因子。最终在130 nm厚的薄膜样品中获得了最高的功率因子,在668K时达到12.5 m W/（m·K2）。实验结果表明,薄膜的有效热电性能会受到衬底和薄膜界面层的影响。MoO2+x薄膜中Mo的存在可能会限制SiO2界面层的形成。这些结果为探索高性能热电器件提供了一条简单、低成本、可扩展的技术路线。2.改善Bi2Te3基热电薄膜的热电性能对促进其工业应用具有重要意义。本文采用磁控溅射法制备了取向性较高的Bi0.5Sb1.5Te3/PbTe复合薄膜。通过调节PbTe的含量,改变载流子浓度,从而提升电导率。退火提高了薄膜材料的结晶度,并且在重结晶过程中出现了PbTe第二相。此外,退火优化了材料的载流子浓度和迁移率,从而协同优化了电导率和塞贝克系数。实验结果表明,在300℃退火1 h后,Bi0.5Sb1.5Te3+0.5%PbTe样品的功率因子在480 K时为2.06 m W/（m·K2）,约是Bi0.5Sb1.5Te3薄膜功率因子的7倍。
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