薄膜热电性能优化策略

如表4-6和表4-7所示为不同温度下退火Cu／Sb2Te3电学性能的研究结果。从表4-6和表4-7中可以发现，加入Cu以后薄膜的电学性能有极大的改变，铜的含量越高电导率越大。423 K退火Cu（0.3 nm）／Sb2Te3的周期性纳米薄膜电导率比没有加Cu的样品提高了5.6倍。其原因为：根据电导率公式σ＝n eμ可知电导率σ是由载流子浓度n和载流子迁移率μ决定的，金属Cu的加入有效增加了载流子浓度，从而提高了电导率。

图4-19　Cu（0．3 nm）／Sb2Te3薄膜的表面形貌的SEM和TEM

表4-6　423 K退火Cu／Sb2Te3的电学性能研究

表4-7　473 K退火Cu／Sb2Te3的电学性能研究

图4-20　Cu／Sb2Te3金属和半导体接触的能带图(www.xing528.com)

图4-21　Cu和Sb2Te3界面载流子过滤机理

如表4-7所示，当样品经过473 K退火以后，结晶性越来越好，载流子浓度上升，电导增加。随着退火温度的升高，Cu颗粒融入Sb2Te3材料中，导致Cu颗粒减少，散射、过滤效应减小，塞贝克系数下降。综合得到的功率因子依然保持在一个较大的值（420μW·m-1·K-2）。Cu（0.3 nm）／Sb2Te3样品经423 K退火后，功率因子PF高达480μW·m-1·K-2，相比于Sb2Te3薄膜（162μW·m-1·K-2）提高了约3倍。