鉍銅硒氧基薄膜的制備及其熱電性能研究.pdf

1、硫?qū)傺趸镢G銅硒氧（BiCuSeO）是一種層狀結(jié)構(gòu)的p型半導(dǎo)體材料，具有極低的本征熱導(dǎo)率，在中高溫?zé)犭婎I(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。目前國(guó)際上對(duì) BiCuSeO基材料熱電性能的研究幾乎全部集中在三維多晶塊體上，對(duì)二維取向薄膜的研究非常少。相比于三維多晶塊體材料，二維薄膜更易實(shí)現(xiàn)熱電器件的集成化，在微區(qū)熱電發(fā)電及制冷領(lǐng)域具有體材料無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。此外，二維薄膜更易實(shí)現(xiàn)c軸取向生長(zhǎng)，可以利用BiCuSeO基材料電熱輸運(yùn)各向異性的特點(diǎn)大幅優(yōu)化其熱電性能

2、。本論文采用脈沖激光沉積技術(shù)在單晶襯底上制備了 c軸取向的BiCuSeO基薄膜，研究了制備工藝條件和元素?fù)诫s對(duì)BiCuSeO薄膜晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響，主要結(jié)論如下：
　　1、利用脈沖激光沉積技術(shù)在SrTiO3(001)單晶襯底上制備了BiCuSeO薄膜并進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)表征和熱電輸運(yùn)性能測(cè)試。通過(guò)優(yōu)化沉積條件，制備出了c軸取向的外延單晶薄膜樣品，其室溫?zé)犭娦阅軆?yōu)于多晶塊體樣品。
　　2、在 SrTiO3

3、(001)單晶襯底上外延生長(zhǎng)了 c軸取向的Bi1-xPbxCuSeO（x=0,0.04,0.06,0.08）單晶薄膜并研究了 Pb摻雜對(duì)薄膜晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Pb摻雜可以增加載流子濃度、降低BiCuSeO薄膜的電阻率，提高其功率因子。摻Pb6％的樣品具有最大的功率因子，在673K時(shí)為1.19 mW m?1 K?2，比相應(yīng)的體材料高1.5倍。
　　3、在 SrTiO3(001)單晶襯底上外延生長(zhǎng)了 c

4、軸取向的Bi1-xBaxCuSeO(x=0,0.025,0.05,0.075,0.1)單晶薄膜并研究了 Ba摻雜對(duì)薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ba摻雜能有效地降低材料電阻率，提高其功率因子。其中Bi0.925Ba0.075CuSeO樣品具有最佳功率因子，在670K時(shí)為1.24 mW m?1 K?2，比相應(yīng)塊材高1.4倍。
　　4、利用脈沖激光沉積技術(shù)在未經(jīng)過(guò)處理的商用單晶Si片上制備出了c軸取向生長(zhǎng)的B