【摘要】：硫?qū)倩衔镂a(SnSe)是一種性能優(yōu)異的新型中溫區(qū)熱電材料,在熱電等領域具有廣泛應用前景。目前國際上對SnSe熱電性能的研究多集中在塊體材料上,關于薄膜材料的研究非常少。但SnSe單晶塊體機械性能差、易開裂,不利于器件制備;多晶化后取向性變差,其熱電性能大幅下降。相比于三維塊體材料,二維薄膜材料更容易實現(xiàn)取向生長,從而可以利用SnSe電熱輸運各向異性的特點來優(yōu)化其熱電性能。此外,二維薄膜材料制備工藝可和現(xiàn)代半導體工藝相兼容,在熱電微器件方面具有塊體材料無可替代的優(yōu)勢。本論文探索了利用脈沖激光沉積(PLD)技術制備a軸取向SnSe薄膜并詳細研究了其熱電性能。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下。1、利用PLD技術在不同的單晶(MgO、STO、LAO、LSAT)襯底上制備了SnSe薄膜,借助XRD、SEM、XPS、TEM、電阻率、澤貝克系數(shù)和熱導率等測試分析手段詳細研究了薄膜的晶體結(jié)構、表面形貌、元素組份/價態(tài)、微觀結(jié)構和電熱輸運性能。結(jié)果顯示在四種襯底上制備的SnSe薄膜均為沿a軸取向生長的單晶薄膜,其中在MgO襯底上外延生長的薄膜結(jié)晶質(zhì)量最佳,在573K時該薄膜的熱電優(yōu)值ZT高達1.38,具有優(yōu)異的熱電性能。2、利用PLD技術在聚酰亞胺(PI)柔性襯底上生長了a軸取向的SnSe薄膜。電學性能測試顯示SnSe柔性薄膜在600K左右時的熱電功率因子為3.5μW/cm?K,雖不及外延的SnSe薄膜,但仍然高于單晶塊體材料。然而經(jīng)過多次彎折后柔性薄膜的取向性變差,導致功率因子大幅下降,因此其穩(wěn)定性有待進一步提高。3、利用PLD技術在斜切單晶襯底上制備了a軸傾斜生長的SnSe取向薄膜并首次研究了薄膜的橫向熱電效應。實驗發(fā)現(xiàn),當用熱源或不同波長的激光輻照薄膜樣品表面時,均可在薄膜表面兩側(cè)觀測到較大的開路電壓輸出信號,且信號的幅值可以由激光或熱源的輻照功率、薄膜傾斜角度以及薄膜上下溫差來進行有效地調(diào)控。該結(jié)果表明SnSe薄膜不僅在熱電器件,而且在寬波段光探測器和熱傳感器等領域也具有潛在的應用前景。
【圖文】：

圖 1.1 澤貝克效應同導體或者半導體材料構成的閉合回路，，在溫能轉(zhuǎn)換到電能的現(xiàn)象。如圖 1.1 所示，兩種不連接處加上不同溫度,一端為 T1（熱端），一端

佩爾捷效應
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.2

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本文編號：2708035