碲化铋热电薄膜的电沉积制备与形貌分析-论文.pdf

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1、2014拄河北大学学报(自然科学版)2014第34卷第1期JournalofHebeiUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．34NO．1DOI：10．3969／j．issn．1000—1565．2014．01．005碲化铋热电薄膜的电沉积制备与形貌分析刘磊，苏杰，马昊，张汉，高玉微(1．河北大学电子信息工程学院，河北保定071002；2．中国科学院半导体研究所，北京100083)摘要：采用电化学沉积法在不锈钢衬底上制备了碲化铋(Bi。Te。)化合物热电薄膜，并利用xRD(X线衍射分析)、SEM(扫描电镜)和AFM(原子力显微镜)对薄

2、膜进行物相分析和形貌观察．首先通过循环伏安法分别对Bi计和HTeO+以及他们共存的HNO。溶液进行了测试，确定了BiTe。的电化学生长为互诱导二元共沉积过程．然后在一50mV电位，20mA·cm电流密度进行电沉积得到BiTe。多晶薄膜，XRD分析显示薄膜沿着(1l0)晶向存在一定程度的择优取向生长．进一步改变沉积电流密度发现，提高沉积电流密度使薄膜晶粒尺寸变小．关键词：BiTe。薄膜；电沉积；热电材料中图分类号：O649；TQ153文献标志码：A文章编号：1000—1565(2014)01—0023—05Preparationbyelectr0dep0siti0nan

3、dmorphologyanalysisofbismuthtelluridethermoelectricfilmsLIULei，SUJie，MAHao，ZHANGHan，GAOYuweiCollegeofElectronicandInformationalEngineering，HebeiUniversity，Baoding071002，China；2．InstituteofSemiconductors，ChineseAcademyofSciences，Beijing100083，China)Abstract：Bi2Te3thermoelectricfilmswerep

4、reparedbyelectrodepositiononstainlesssteelsuhstrates，thestructureandmorphologyofthefilmswerecharacterizedbyXRD，SEMandAFM．Firstly，cyclicvol—tammogramwasusedtostudytheBi计，HTe0andtheircoexistentsolutionsinHNO3．Theelectro—chemistrygrowthofBi2Te3wasconfirmedtobemutuallyinducedcodepositionpro

5、cess．ThenBi2Te3poly—crystallinefilmswerepreparedatpotentia1of一50mVwithcurrentdensityof2OmA·cmI。．andthefilmswerefoundtObe(110)preferentia1orientation．Itwasalsofoundthatincreasingelectrodepositoncurrentdensitieswouldreasultinsmallergrainsizes．Keywords：Bi2Te3films；electrodepositon；thermoel

6、ectricmateria1热电材料所独有的Seeheck效应和Peltier效应使其在温差发电与温差制冷方面有着广泛的应用，如空间飞行器的电源、测温热偶，以及CCD相机与激光器的制冷器等方面．同时，电子技术与微纳技术的不断发展对热电材料的要求越来越高，而相对于传统的块体材料，热电薄膜材料具备更优异的物理性能与工艺适收稿日期：2013—03—1O基金项目：国家自然科学基金资助项目(61204079)；河北大学自然科学研究计划项目(2009—171)；河北省自然科学基金资助项目(F2013201196)第一作者：刘磊(1979一)，男，河北正定人，河北大学讲师，主要从事

7、热电材料与器件制备研究．E-mail：beimiugzy@126．com河北大学学报(自然科学版)第34卷配性_2]．BizTe。以及其衍生化合物被认为是近室温范围内热电优值最好的热电材料，近年来Bi。Te。薄膜与其低维纳米材料的制备与研究工作备受国内外研究者关注[3]．Bi。Te。薄膜的制备主要利用快速蒸发[10]、有机物气相淀积(MOVCD)⋯和分子束外延(MBE)技术]，但这些制备工艺往往需要复杂的设备，工艺成本较高．而电沉积技术具有薄膜制备温度低、沉积薄膜面积大、成本低等优点，非常适用于BiTe。薄膜的制备．目前国外利用电沉积技术制备Bi。T