MnTe单晶薄膜的外延制备、本征点缺陷结构及电输运优化研究

作者：王伟; 柳伟; 谢森; 葛浩然; 欧阳雨洁; 张程; 华富强; 张敏; 唐新峰

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 1-19.

• MnTe薄膜
• 分子束外延
• 本征点缺陷
• 电输运性能

砷化镍型MnTe化合物是一类环境友好、重要的p型中温热电材料。低空穴浓度是制约MnTe热电材料性能优化的关键因素，但缺乏系统的实验研究。本研究采用分子束外延技术制备MnTe薄膜以及扫描隧道显微镜表征其本征点缺陷，最终通过本征点缺陷的调控实现了MnTe的电输运性能大幅优化。研究表明，Mn空位（V_(Mn)）和Te空位（V_(Te)）是MnTe薄膜的主要本征点缺陷结构。随薄膜生长温度（T_(sub)）的提高或Mn:Te束流比的降低，MnTe薄膜的空穴浓度得到了大幅提升，其最高空穴浓度可达21.5×10~(19) cm~(-3)，比本征MnTe块体获得的数值高一个数量级。这取决于MnTe薄膜中p型V_(Mn)浓度的显著增加，并引起电导率和功率因子的显著提升。最后，在T_(sub) = 280 ℃以及Mn:Te = 1:6条件生长的MnTe薄膜获得了所有样品中最高的热电功率因子，在460 K达到1.3 μWcm~(-1)K~(-2)。本研究阐明了MnTe中存在的本征点缺陷结构特征及其调控电输运的规律，为进一步优化MnTe材料的空穴浓度和电输运性能提供了借鉴。

• 单位
  武汉理工大学; 材料复合新技术国家重点实验室