层状Bi1–xSbxSe纳米薄膜的制备及其热电性能研究

作者：许静; 何梓民; 杨文龙; 吴荣; 赖晓芳; 简基康^*

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(19): 288-296.

• N型
• Bi1–xSbxSe
• 热电纳米晶薄膜
• 层状结构
• 功率因子

BiSe是近年来发现的具有超低本征晶格热导率材料,显示出比传统的Bi2Se3更高的热电性能潜力.本文采用真空热蒸发法制备了具有(001)取向生长的N型纯相BiSe纳米晶薄膜,并通过Sb共蒸发,制备得到不同掺杂浓度的Bi1-xSbxSe热电薄膜.对薄膜样品物相、形貌、组份、晶格振动、化学价态及电输运性质进行了表征.结果显示,Sb进入到BiSe晶格中取代了Bi原子的位置,而Sb原子与Bi原子之间的金属性差异使得掺杂后的样品载流子浓度下降,塞贝克系数上升.同时,随着Sb掺杂浓度的增大,组成薄膜的纳米晶粒尺寸减小,薄膜面内形成更加致密的层状结构,有利于载流子输运,导致样品的载流子迁移率由13.6 cm2/(V·s)显著提升至19.3 cm2/(V·s).受到Seebeck系数与电导率的综合作用,Bi0.76Sb0.24Se薄膜具有2.18μW/(cm·K2)的室温功率因子,相对于未掺杂BiSe薄膜功率因子得到提升.本工作表明BiSe基薄膜在近室温热电薄膜器件中具有潜在的应用前景.

• 单位
  广东工业大学