Sb2Te3和Bi2Te3薄膜的热电性能分析

如图5-58所示为Sb2Te3和Bi2Te3薄膜的载流子浓度、电导率与退火温度之间的关系。由图5-58（a）中通过霍尔测试得到的载流子浓度结果可知，Sb2Te3薄膜内的载流子浓度值为正，说明Sb2Te3薄膜内的载流子类型为空穴，材料为P型热电材料。而Bi2Te3薄膜内的载流子浓度值为负值，说明Bi2Te3薄膜内的载流子类型为电子，材料为N型热电材料。当退火温度从200℃升高到350℃时，Sb2Te3和Bi2Te3薄膜的载流子浓度绝对值随着退火温度的升高而降低，Sb2Te3薄膜的载流子浓度从3.98×1020cm-3降低至0.77×1020cm-3，Bi2Te3薄膜的载流子浓度绝对值从4.71×1020cm-3降低至1.10×1020cm-3。继续升高退火温度至400℃，Sb2Te3和Bi2Te3薄膜的载流子浓度略有升高，Sb2Te3薄膜内的载流子浓度升高至0.91×1020cm-3，Bi2Te3薄膜内的载流子浓度绝对值升高至0.91×1020cm-3。

由图5-58（b）可知，Sb2Te3和Bi2Te3薄膜的电导率随着退火时间的增加而升高，并在退火温度为350℃时达到最大值，Sb2Te3薄膜的电导率从200℃时的0.75×104S／m增加到1.26×104S／m，Bi2Te3薄膜的电导率从200℃时的0.73×104S／m增加到1.16×104S／m。然而电导率在退火温度升高到400℃时有一个明显的降低，Sb2Te3薄膜的电导率降低到1.01×104S／m，Bi2Te3薄膜的电导率降低到0.98×104S／m。

图5-58　Sb2Te3和Bi2Te3薄膜的载流子浓度、载流子迁移率、
电导率与退火温度之间的关系

（a）载流子浓度、迁移率与退火温度的关系；（b）电导率与退火温度的关系(www.xing528.com)

电导率的增加可能是由于退火温度升高，晶体生长具有择优取向，晶粒长大造成晶界减少，从而降低晶界对载流子散射效应，使得载流子的迁移率降低。当退火温度过高时，可能是由于Te原子的损失引起更多的晶体缺陷，造成载流子散射增强，载流子迁移率降低，从而引起电导率的下降，如图5-58（a）所示。

图5-59　Sb2Te3和Bi2Te3薄膜的塞贝克系数、功率因子与退火温度之间的关系

如图5-59所示为Sb2Te3和Bi2Te3薄膜材料的塞贝克系数和功率因子随退火时间的变化曲线。由图5-59（a）可见，塞贝克系数的绝对值随退火温度的升高而增大，在350℃时达到最大值，Sb2Te3薄膜的塞贝克系数从104.2μV／K增加到127.5μV／K，Bi2Te3薄膜材料的塞贝克系数绝对值从108.8μV／K增加到134.4μV／K。而当退火温度增加到400℃时，塞贝克系数的绝对值下降，Sb2Te3薄膜材料的塞贝克系数下降到121.5μV／K，Bi2Te3薄膜材料的塞贝克系数绝对值下降到127.9μV／K。