基片温度对射频磁控溅射碲化铋薄膜微结构和表面形貌的影响-论文.pdf

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1、真空科学与技术学报第32卷第6期CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHN0])GY2012年6月基片温度对射频磁控溅射碲化铋薄膜微结构和表面形貌的影响杨鹏辉曾志刚胡志宇(上海大学纳微能源研究所上海200444)InfluenceofSubstrateTemperatureonGrowthofRFSputteredBismuthTellurideFilmsYangPenghui，ZengZhigang，HuZhiyu(InstituteofNanoMicroEnergy，Shang

2、haiUniversity，200444，Ch／na)AbstractThebismuthtelluridefilmsweredepositedbyRFmagnetronsputteringonsubstmteofSi(100)wafer，2inchindiameter．Theimpactsofthegrowthconditions，suchasthesubstratetemperature，sputteringpower，andpressure，onthemicmstmctures，surfacemorphol

3、ogies，andinterfacepropertiesofthebismuthtelluridefilmswereevaluated．ThefilmswerecharacterizedwitIlX-raydifraction。andscanningelectronmicroscopy．Theresultsshowthatthesubstratetern．peraturestronglyafectsthe~cmstructuresandphasestructureofthefilms．Dependingonani

4、ncreaseofthesubstratetemperature，thegroinsgrewtoavaryingdegree．At100~C，hexagonalBi2Te3phasedominatedwithc—axisasthepreferredgrowthorientation．At250。I=，theBi2Te3phasechangedintoBiTephasewithformationofstrip-likegrainsonthesurface．Inaddition，thesubstratetempera

5、turemarkedlyinfluencestheinterfacialstressdistribution．KeywordsBismuthtelluride，Thermoelectricthinfilm，Magnetronsputtering，Substratetemperature摘要碲化铋材料是目前已知的室温下性能优异的热电材料之一。本文利用射频磁控溅射在不同基片温度下制备了碲化铋薄膜。研究发现，基片温度对薄膜的微结构和表面形貌影响显著。随着温度的提高，薄膜内晶粒尺寸都不同程度地增加。基片温度IO0~C以上

6、碲化铋薄膜为Bi2相为主的多晶结构，并具有良好的C轴择优取向，形成了六角层状结构。基片温度250~C时薄膜转变为BiTe相，并在表面生成Te长条状颗粒。应力分析表明碲化铋薄膜与Si(100)基片之间的残余应力受温度影响明显。关键词碲化铋热电薄膜磁控溅射基片温度中图分类号：0484文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1672—7126．2ol2．06．11热电材料是能够实现电能和热能相互直接转化密度，在热电转换效率的提高上有着巨大潜力，在光的材料。它可制成各种尺寸的热电发电和制冷器件，电子元件的制冷

7、和传感器方面具有广阔的应用前并具有结构简单、无噪音、无污染、可靠性高和使用寿景[3_41。命长等特点。热电器件在半导体电冰箱、工业废热发碲化铋是目前研究最广泛的热电材料之一，它属电和太空发电等领域具有重要的应用_1-2]。近年来，于窄带隙半导体，为三角晶系，在室温下具有比较高热电材料的低维化日益受到关注。相比块体热电材的热电性能，其块体材料热电优值为1左右

8、5_。碲化料，热电薄膜器件具有更快的响应速度、较高的能量铋薄膜的制备方法有热蒸发法、激光脉冲沉积(PLD)收稿日期：2011-04-18+基金项目：科技部国际

9、合作项目(2009DFBt0160)；上海市科委国际合作专项(10520710400)；上海市纳米专项(0852NM01700)；上海市科委国际合作专项(08160706000)；上海博士后资助项目(10R21412800)；上海大学研究生创新基金项目(SHUCX102014)*联系人：Tel：(021)66135201；E—mail：~hiyuhu@．edu．cn第6期