陈志坚，李建新，周白杨，温翠莲

（福州大学 材料科学与工程学院，福州 350116）

基于复合靶溅射制备Mg2Si薄膜及其热电性能

陈志坚，李建新，周白杨，温翠莲

（福州大学 材料科学与工程学院，福州 350116）

采用射频磁控溅射Mg-Si二元复合靶制备Mg2Si热电薄膜，研究溅射功率、真空退火温度及退火时间对其性能的影响，探究较优的Mg2Si薄膜制备工艺。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、霍尔效应测试仪、薄膜Seebeck系数测量系统对薄膜特性进行测试。由薄膜断面的能谱分析可知，Mg、Si元素在薄膜中分布均匀，且薄膜中Mg与Si摩尔比为2:1，与Mg2Si相的组成摩尔比相符；XRD测试结果表明，溅射功率、真空退火温度及退火时间对薄膜的成膜质量均有影响。霍尔效应测试及Seebeck系数测量结果表明：所制备的Mg2Si薄膜均为 n型半导体薄膜，其 Seebeck系数的取值范围为-278.648～-483.562 μV/K，薄膜电导率的取值范围为1.240～46.926 S/cm；120 W溅射功率下沉积的Mg2Si薄膜经400 ℃真空退火保温3 h后，获得最大功率因子，其值为0.364 mW/（m·K2）。

Mg2Si薄膜；射频磁控溅射；工艺优化；热电性能

热电材料作为一种有效的能实现热能与电能相互转换的新型功能材料［1-3］，其制成的热电器件具有无传动部件、可靠性高、维护简便、无污染等优点，在空间特殊电源、工业余废热的回收利用以及固态制冷等领域具有广阔的应用前景，成为了国际研究热点之一［4-6］。材料的热电性能取决于无量纲的热电优值ZT=α2σT/κ（其中，α为Seebeck系数；σ为电导率；T为绝对温度；κ为热导率；Z=α2σ/κ），ZT值越大，则材料的热电转换效率越高［7-9］。

Mg2Si基热电材料是一类适用于中温区（500～900 K）的热电材料，具有无毒、无污染等优点，被誉为环境友好型热电材料，其主相元素Mg、Si原料资源丰富，在成本上也具有优势，因而备受关注［10-12］。……