溅射法制备铋锑碲热电薄膜研究开题报告

1. 研究目的与意义

热电材料是利用热电效应将热能与电能相互耦合、相互转换的特殊功能材料。热电效应是指由电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称。bi2te3基半导体化合物是室温下性能最优越的热电制冷材料，由于其在微电子、光电子及许多高科技领域的潜在应用前景，近年来得到人们的广泛关注。到目前为止，人们对块体bi2te3基材料进行了深入细致的研究，但是其在室温的热电性能最优值zt小于1.5，这对于大规模应用来说仍然较低。众所周知，低维化是提高热电材料性能的一条有效途径，这主要是因为低维热电材料具有特殊的量子限制效应。

bi2te3基热电材料具有较大的seebeck系数，是制备高性能热电薄膜器件的常用材料之一，在温差发电和热电制冷方面有着广泛的应用[l一寻求途径改善biz 'fed的热电性能，提高其转换效率，成为研究的热点。合成bi一基热电材料的方法很多，如·共蒸法(co—evaporation)、闪蒸法(flash evaporation)、有机金属化学气相沉积 (mocvd)、电化学原子层外延法、脉冲激光法（pld）、朗分子束成长法（mbe）、离子束溅射（ibs）、磁控溅射法（ms）等。其中，射频磁控溅射在较低功率和气压条件下工作，能更好地控制薄膜厚度，并具有快而稳的沉积速率，杂志含量少，成分和靶材的成分相同等优占。

2. 研究内容和预期目标

随着电子器件的小型化，热电制冷在微电子、光电子等高技术领域都具有广泛的应用前景。热电制冷是一种半导体制冷技术，该技术新型、环保、无污染，无机械运动装置，工作原理是半导体的帕尔贴效应。本课题要求调研热电制冷薄膜的种类和制备方法，学习使用磁控溅射技术或离子束溅射技术制备铋锑碲薄膜，学会测试技术对溅射法制备的铋锑碲薄膜进行相关性能测试。具体研究内容如下：

1.通过调研了解热电薄膜的制备方法和应用情况；

2.学习磁控溅射技术或离子束溅射技术制备薄膜材料的原理和相关设备的应用；

3. 研究的方法与步骤

一、研究方法：

主要采用控制变量法，控制每次实验时反应条件只改变一项，以此达到对每次薄膜制备的可控性，以及对实验数据的具体分析。

二、步骤：

4. 参考文献

[1] a. l. pires, i. f. cruz, s. ferreira-teixeira, p. m. resende and a. m.pereira. bi-te thin film produced by ion beam sputtering: impact of beam voltagein the seebeck coefficient[j]. materials today: proceedings 2017 (4):12383–12390

[2] zhuang-hao zheng,ping fan, guang-xing liang, dong-ping zhang, xing-min cai, tian-bao chen.annealing temperature influence on electrical properties of ion beam sputteredbi₂te₃ thin films[j]. journal of physics and chemistry ofsolids 2010 (71) :1713–1716.

[3] pei, y., wang, h.,snyder, g. j. band engineering of thermoelectric materials[j]. adv. mater. 2012(24): 6125?6135.

5. 计划与进度安排

第七学期2022.12.18与学生见面，介绍毕业论文总体情况，布置查阅文献资料任务；

第八学期：