• <tr id="assi0"><button id="assi0"></button></tr>
  • <td id="assi0"><li id="assi0"></li></td>
  • 結構改變對Mg2Sn薄膜熱電性能的改善

    【引言】

    Mg2XX=Si,Sn,Ge)半導體化合物及其固溶體由于其熱穩定性、低成本、無毒性、地球地殼成分豐度、環境友好、低密度、同時提供NP型導電等優點而受到越來越多的關注。目前,對Mg2X化合物的研究大多局限于n型材料,開發p型化合物仍是一項具有挑戰性的工作。

    【成果介紹】

    采用磁控濺射法在氬氣氛中制備了Mg-Sn薄膜(21at. % Sn≤42.5)。薄膜的結構和形態特征是組成的函數。隨著薄膜中Sn含量的增加,Mg2Sn結構由穩定的面心立方結構轉變為亞穩定的正交結構。討論了在較廣溫度范圍30-200 C,這種結構改變對溫差電性能的影響。測量薄膜載流子濃度和遷移率,以解釋作為薄膜結構修飾函數的電子傳輸行為。Sn含量為36at.%時,在200℃品質因數達到最大值ZT0.26。此時,立方和正交的Mg2Sn結構共存。在真空 ~10-4Pa)下,在不同溫度(最高600)下進行退火處理,以確定薄膜結構和形態穩定性的極限。

    【圖文導讀】

    1:用能量色散X射線能譜(EDS)測量的薄膜中Sn原子濃度隨濺射功率比的變化。


     

    2a)玻璃襯底上沉積的Mg-Sn鍍層的x射線衍射圖與Sn原子濃度的關系。b) 2θ=34°-38°,c) 2θ=35°-50°時的放大倍數。


     

    3:在真空(10-4Pa)下,將36at.%Sn沉積在玻璃基板上并在2個不同溫度下退火的薄膜的X射線衍射圖。


     

    4:在玻璃基板上沉積的Mg-Sn薄膜的SEM顯微照片:頂面圖像與成分。


     

    5:掃描電鏡斷面圖與玻璃基板上沉積的Mg-Sn薄膜成分的關系。


     

    6:在真空(10-4pa條件下,600℃退火2小時后,在玻璃基片上沉積36at.%Sn的薄膜a)頂面觀測和(bX射線成像。


     

    7:用霍爾效應測量空氣中MgSn薄膜的電子輸運特性。a)直流電阻率,b)載流子濃度,c)載流子遷移率與溫度,d)載流子遷移率與載流子濃度。


     

    8:在真空(10-4pa)下用TFA系統測量Linseis晶片上沉積薄膜的熱電性能。(a)導電性,(bSeebeck系數,(c)導熱系數和(dZT與溫度的比值。


     

    【結論】

    采用磁控共濺射法沉積得到Mg-Sn薄膜(21at.% Sn42.5)。薄膜結構受Sn原子濃度的影響。含21≤at.%Sn≤25的薄膜具有fcc-Mg2Sn結構,第二相為Mg。后者消失,fcc-Mg2Sn結構在30≤at. %Sn<33.5范圍內保持穩定。35≤at.%Sn≤37.4的薄膜表現為立方和正交Mg2Sn相的混合物。37.638at.%Sn的薄膜為正交Mg2Sn結構。

    對于含39.5≤at.%Sn42.5的涂層,具有二次相Sn的正交晶系Mg2Sn結構共存。在真空條件下,研究了立方和正交混合相樣品的熱穩定性(36 at.%Sn薄膜)。在300之前,混合結構保持穩定。當退火溫度從350℃升高到500℃時,正交相轉變為立方相,并開始形成Sn的第二相。在500℃以上,Mg2Sn薄膜完全分解為MgSn。隨著正交Mg2Sn結構的形成,ZT值較立方Mg2Sn結構的薄膜有所提高。正交Mg2Sn涂層的ZT值隨溫度的升高而增大。當立方和正交Mg2Sn相(36at.%Sn)共存于薄膜中時,在200℃時,ZT的最高值為0.26。

     

    產品推薦
    在線留言:
    公司電話:
    021-50550642
    微信公眾號:
    欧美亚洲综合久久偷偷人人