[发明专利]一种Ge掺Bi2Te3热电薄膜制备方法

说明书

本发明公开了一种Ge掺Bi₂Te₃热电薄膜制备方法，包括以下步骤：步骤1，将硅玻璃基片进行清洗，在丙酮中进行超声并进行干燥；步骤2，硅玻璃基片放入舱室进行烘干；步骤3，将硅玻璃基片放入磁控溅射基片台，进行溅射；步骤4，二次溅射，采用在线加热，真空保温去应力。本发明的优点在于：采用的是在线加热的方式，采用磁控溅射技术，改变Ge含量比，提高Bi₂Te₃薄膜的性能。对于真空条件下降温保护去应力，便于薄膜和基板之间进行结合。操作简单。

技术领域

本发明涉及化学镀膜技术领域，特别涉及一种高性能Ge掺杂的Bi₂Te₃薄膜的制备方法。

背景技术

碲化铋(Bi₂Te₃)基化合物是当前室温下性能最好的商用热电材料，对Bi₂Te₃基热电材料进行纳米低维化和掺杂改性可以进一步提高其热电性能。

磁控溅射技术是目前研究较多的热电材料薄膜制备方法之一，碲化铋是近室温应用的重要热电材料。磁控溅射技术是薄膜制备的有效工业方法，近年来对使用磁控溅射技术合成的Bi₂Te₃热电薄膜进行了广泛的研究。由于电子和声子的量子经典尺寸效应，与块体热电器件相比较，薄膜热电器件有更高的热电转换效率。作为薄膜热电器件的重要组成部分，p型模块与n型模块的复合稳定性成为影响薄膜热电器件转化效率的关键因素之一。通过掺杂Ge元素和改变掺杂浓度的方法调节微流子的传输特性，在引入掺杂离子的同时，伴随着晶体结构的改变，长程有序结构受到破坏，微流子在近费米面的传输受到影响，从而影响热电薄膜材料热电性能的提高。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种Ge掺Bi₂Te₃热电薄膜制备方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种Ge掺Bi₂Te₃热电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将硅玻璃基片进行清洗，在丙酮中进行超声10-15min，然后将玻璃基片放入无水乙醇中进行再次超声，10-20min，将玻璃基片进行干燥；

步骤2，硅玻璃基片放入舱室进行烘干，同时进行抽真空，将舱室多余水分抽出，待达到所需要的真空度后开始磁控溅射基片台升温，将磁控溅射基片台温度预先升温到50℃，保温10分钟，待温度稳定后继续升温，反复升温到200℃后保温10分钟；

步骤3，将硅玻璃基片放入磁控溅射基片台，进行预溅射，预溅射时间为5-10min，充分将硅玻璃基片的表面进行清洗，去除表面附着物，便于Be₂Ti₃薄膜的沉积；

步骤4，二次溅射，采用在线加热，真空保温去应力，溅射靶材与硅玻璃基片表面之间的距离为5cm。

作为优选，步骤3中磁控溅射基片台的功率为40w，气压为0.4pa，采用直流电压。

作为优选，步骤4中二次溅射中磁控溅射基片台转速为25r·min，功率为40w，气压为0.4pa，采用射频电源。

进一步地，采用的靶材为纯度99.99％Be₂Ti₃合金靶材。

进一步地，采用的靶材规格为50.8*4mm。

进一步地，Be₂Ti₃薄膜的平均厚度为2.4μm。