96 / 2023-11-08 16:32:54

N型Sn-Bi-Te热电薄膜的双相竞争行为助力热电性能提高

Bi2Te3,Thermoelectric properties,dual-phase,Magnetron sputtering

过量的Sn元素作为一种有效的掺杂剂，可以轻易取代Bi₂Te₃中的Bi元素。通过控制Sn元素的浓度来调节薄膜的结晶行为：随着Sn的掺杂浓度增加，Bi₂Te₃颗粒的析出被抑制（析晶温度从473K增加至573K），这扩宽了SnTe晶相稳定析出的温度范围。此外，具有高导电性的第二相纳米晶SnTe可以通过与Bi₂Te₃晶相竞争来改善膜的电学性能，在500K附近，电导率实现了四个数量级的提高。并且，微观结构研究表明，纳米颗粒之间高密度界面引起的能量过滤效应使得电学参数解耦，在650K下获得了147μW/mK²的功率因数。总之，本研究揭示了热电薄膜相变过程中的双相竞争行为促进热电性能改善的新物理机制。