APP下载

磁控溅射沉积制备SnSe薄膜及其热电性能研究*

2021-05-08乔吉祥邰凯平

功能材料 2021年4期

崔 岩,乔吉祥,赵 洋,邰凯平,万 晔

(1.沈阳建筑大学 材料科学与工程学院,沈阳 110168;2.中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家研究中心,沈阳 110016)

0 引 言

热电材料(又称温差电材料)是能够实现热能和电能相互转化的“绿色”能源材料。这类功能材料是通过其内部载流子的移动及其相互作用,从而完成电能和热能之间的相互转换。热电材料的性能可以通过无量纲热电优值(ZT)来评估,ZT的计算公式如下:

ZT=S2σT/κ

(1)

其中σ,S,κ和T分别代表电导率,赛贝克系数,总热导率和绝对温度[1-3]。20世纪30年代,研究人员发现相对于金属材料,具有更高的赛贝克系数的半导体材料可以获得更高的热电转换效率,这一发现使得半导体材料迅速成为人们研究的热点课题[4-6]。

SnSe是一种典型的层状二维p型半导体,由(100)晶面族构成,层间依靠较弱的范德华力来结合,在(100)面内具有优于块体材料的性质和明显的各向异性。受到范德华键的影响,SnSe薄膜的热电势、电导率和热导率有着极强的各向异性,如电导率平行于范德华力方向和垂直于范德华力方向相差近10倍[7]。赵立东团队研究发现,沿着室温下的正交结构单元b轴方向测量,单晶SnSe在923 K时表现出2.6的超高ZT值[8]。然而,由范德华力构成的具有层状结构的单晶通常会导致较差的机械性能和加工性能。此外,单晶生长的技术条件苛刻,成本较高,这都阻碍了其在工业上的广泛应用[9]。随着柔性集成电子技术的发展,用多晶薄膜代替昂贵的刚性单晶已经成为主流趋势。……

登录APP查看全文