研究目的
研究衬底温度对射频磁控溅射SnSe薄膜结构和热电性能的影响。
研究成果
高衬底温度(558 K)可提高结晶度、减少缺陷并增强热电性能,实现最大功率因子1.4 μWcm?1K?2,适用于实际应用,但需进一步优化。
研究不足
由于晶界和多孔缺陷,这些薄膜的热电性能低于某些其他方法;可能需要掺杂和边界工程来改善性能。
1:实验设计与方法选择:
采用射频磁控溅射法沉积SnSe薄膜,研究衬底温度对性能的影响。使用德拜-谢乐公式计算晶粒尺寸。
2:样品选择与数据来源:
薄膜沉积于D263T玻璃衬底,在300K、423K、473K、493K和558K温度下制备,分别命名为S1至S5。
3:0K、423K、473K、493K和558K温度下制备,分别命名为S1至S5。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:射频磁控溅射系统、高纯度SnSe合金靶材、D263T玻璃衬底、氩气、X射线衍射仪(Rigaku MiniFlex 600)、扫描电子显微镜(日立S-4800)、能谱仪(堀场X-max)、X射线光电子能谱仪(PHI-5400)、四探针电导率测试装置、温度梯度法测量塞贝克系数、霍尔测量系统(Ecopia HMS 3000)、原子力显微镜。
4:0)、扫描电子显微镜(日立S-4800)、能谱仪(堀场X-max)、X射线光电子能谱仪(PHI-5400)、四探针电导率测试装置、温度梯度法测量塞贝克系数、霍尔测量系统(Ecopia HMS 3000)、原子力显微镜。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:衬底经超声清洗,预溅射5分钟,以80W功率沉积1小时,本底真空低于6.0×10??Pa,工作压强1.2Pa,氩气流量20sccm。表征包括XRD、SEM、EDS、XPS及电学/热电性能测试。
5:0×10??Pa,工作压强2Pa,氩气流量20sccm。表征包括XRD、SEM、EDS、XPS及电学/热电性能测试。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:通过XRD图谱进行物相分析,利用半高宽计算晶粒尺寸,XPS分析成分,统计分析电学与热电性能。
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XRD system
MiniFlex 600
Rigaku
Evaluating crystal structures of thin films with Cu Kα radiation.
-
SEM
S-4800
Hitachi
Investigating cross section and surface morphology of films.
-
EDS
X-max
Horiba
Identifying composition of films via energy-dispersive spectroscopy.
-
XPS
PHI-5400
America
Studying chemical compositions of thin films.
-
Hall measurement system
HMS 3000
Ecopia
Characterizing charge carrier mobility and carrier concentration using Van der Pau technique.
-
AFM
Imaging surface morphology and measuring roughness.
-
RF magnetron sputtering system
Depositing SnSe thin films on substrates.
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SnSe alloy target
Source material for sputtering deposition.
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Glass substrate
D263T
Base for thin film deposition.
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