[发明专利]一种单晶硒化锡热电薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种单晶硒化锡热电薄膜及其制备方法，属于热电材料领域。本单晶硒化锡热电薄膜制备方法，包括以下步骤：取衬底，置于清洗液中超声清洗10min，清洗后在60‑150℃下烘干2h，取出自然冷却；将处理后的衬底放入到旋涂机上，对衬底表面滴加分散液，旋甩10‑60s，旋甩后将衬底取出，在200℃下烘干5‑10min，得到缓冲层衬底；取硒化锡溅射靶材和制得的缓冲层衬底放入高真空多功能磁控溅射镀膜仪，抽真空，对缓冲层衬底加热，通入惰性气体，进行溅射20‑60min得到单晶硒化锡热电薄膜。本发明制备方法的有益效果是制备过程简单，制得的单晶硒化锡热电薄膜单晶性好，功率因子高。

技术领域

本发明属于热电材料领域，具体涉及一种单晶硒化锡热电薄膜及其制备方法。

背景技术

热电材料是一种利用固体材料的载流子和声子的相互作用和输运特性，实现热能与电能之间直接地相互转换的功能材料，基于热电材料的温差发电技术，可以直接将废热直接转化为电能，提高了能源的使用效率。利用热电材料制成的热电制冷机具有机械压缩制冷机难以媲美的优点：尺寸小、质量轻、无任何机械转动部分，工作无噪声，无液态或气态介质，不存在污染环境的问题，可实现精确控温，响应速度快，器件使用寿命长。在环境污染和能源危机日益严重的今天，热电材料是一种有着广泛应用前景的材料。

SnSe材料热电性能在单晶和多晶块体材料中，通过对其层状结构调控实现了热电性能的显著提高。但同时发现SnSe块体材料的层状结构调控受到制备工艺复杂，材料机械性能差等诸多方面的限制。薄膜材料由于在层状结构调控方面具有更强的操控性和更显著的量子尺度效应。目前制备SnSe薄膜的方法有热蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积等，但是这些方法普遍存在制备工艺复杂、产量低、成本高、能耗大等缺点，且制备出的是多晶薄膜、性能不高，不适用于大规模工艺生产和应用

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供及一种单晶硒化锡热电薄膜及其制备方法，制备过程简单，参数控制和优化更加容易，生产周期更短，成本更低，产量更高，而且制得的单晶硒化锡热电薄膜单晶性好，功率因子高。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种单晶硒化锡热电薄膜制备方法，包括以下步骤：

S1、取衬底，置于清洗液中超声清洗10min，清洗后在60-150℃下烘干2h，取出自然冷却；

S2、将步骤S1中处理后的衬底放入到旋涂机上，对衬底表面滴加0.3-1mL分散液，以0-4000r/min转速旋甩10-60s，旋甩后将衬底取出，在200℃下烘干5-10min，得到缓冲层衬底；

S3、取硒化锡溅射靶材放入高真空多功能磁控溅射镀膜仪沉积腔的靶台上，再将步骤S2制得的缓冲层衬底放入高真空多功能磁控溅射镀膜仪沉积腔的样品台上，抽真空，对缓冲层衬底加热，通入惰性气体，进行溅射20-60min，得到单晶硒化锡热电薄膜。

本发明制备方法的有益效果是：本制备方法更加简单，参数控制和优化更加容易，生产周期更短，成本更低，产量更高，而且制得的单晶硒化锡热电薄膜单晶性好，功率因子高，大大提高了单晶硒化锡热电功率因子。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤S1中的所述衬底为普通玻璃、云母和硅片中的一种。

采用上述进一步方案的有益效果是：衬底适用选取范围广，利于进行大量制造。

进一步，所述步骤S1中的所述清洗液为无水乙醇和去离子水中的一种或任意两种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够有效去除油污和杂质。

进一步，所述步骤S2中的所述分散液为1-5mg/mL的氧化石墨烯分散液。

采用上述进一步方案的有益效果是：分散效果更好。