杜 鑫，苗 蕾，刘呈燕，王潇漾

（1. 中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源重点实验室，广州 510640；2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

磁控溅射法制备Si1-xGex/B多层薄膜及其热电性能研究*

杜 鑫1，2，苗 蕾1，3†，刘呈燕1，3，王潇漾1，3

（1. 中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源重点实验室，广州 510640；2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

本文通过磁控溅射法制备了一种独特的SiGe/B五层结构薄膜材料，每层结构包含60 nm的Si60Ge40层和0.55 nm的B层。实验考察了薄膜材料的热电性能，结果表明：B掺杂的溅射时间最佳为30 s；当退火温度为650℃时，薄膜的致密性最好，且在此温度下具有较高的Seebeck系数，最大值为6.75×10-4V/K，电阻率最小值为1.6×10-5Ω·m，其功率因子最大值为0.026 W/（m·K2）。

热电材料；硅锗薄膜；纳米结构；热电性能

0 引 言

由于日益严重的环境污染和能源危机，开发绿色、环保以及高效的新型能源利用技术越来越得到科学家的关注［1］。热电转换可以以一种环境友好的方式来利用废热［2］。热电性能通常由无量纲值ZT来反映，其公式为：

其中，S、σ、κ和T分别代表塞贝克（Seebeck）系数、电导率、热导率和绝对温度。

由于硅锗热电材料在700 K以上的高温区间具备优良的热电性能，所以从二十世纪七十年代开始逐渐成为热电领域的研究热点。硅锗热电材料具有高的 Seebeck系数和高的电导率，所以具有较高的功率因子。但是由于其具有较高的热导率，所以ZT值通常不高。近些年来，随着纳米技术的发展，硅锗热电材料在理论和性能方面都有较大的进步，尤其是热导率获得较大降低。……