直流磁控共溅射制备Zn-Sb 热电薄膜的研究

直流磁控共溅射制备Zn-Sb 热电薄膜的研究

范平¹ 刘朋娟 郑壮豪 张东平 梁广兴 罗景庭

深圳大学物理科学与技术学院,薄膜物理与应用研究所,深圳市传感器技术重点实验室，深圳 518060

　　热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转换的绿色环保型功能材料。近年来研究发现，热电材料薄膜化有助于热电材料减低热导率，从而能够有效的提高材料的热电转换效率，因此具有十分重要的科学研究价值。Zn-Sb 合金是最早采用的P 型热电半导体材料之一，但由于其较低的热电优值，所以没有得到广泛的应用。

　　但最近几年研究发现，在263 K~767K 温度区间稳定存在的β-Zn4Sb3 具有非常优异的热电性能，材料少含稀土材料以及可适用于中温，被国内外认为是最具有前景的中温热电材料之一。因此，本文选取纯度为99.99%的Zn 和Sb 金属靶作为靶材，采用直流磁控共溅射技术，制备Zn-Sb 合金热电薄膜，研究不同热处理条件下合成的Zn-Sb 化合物热电薄膜的结构与热电特性变化规律。

　　结果表明，选取适当的溅射Zn 和Sb 的功率条件，溅射完成合金薄膜后在Ar 气氛下进行623 K 退火热处理，可形成具有单一β-Zn4Sb3相结构的Zn-Sb 热电薄膜，且薄膜颗粒大，较致密。所制备的热电薄膜具有优良的热电性能，其Seebeck 系数在600 K条件下可达200 μV/K 以上，功率因子可达2 mW/mK2。

　　1 基金项目：深圳市基础研究计划(三大产业)重点项目(JC201104210094A)。