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表面修饰工程协同优化Bi_(2)Te_(3)基微型热电器件的界面性能 被引量：1
1
作者 唐昊 白辉 +6 位作者 吕嘉南 华思恒 鄢永高 杨东旺 吴劲松 苏贤礼 唐新峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第16期313-324,共12页
热电器件微型化对组成热电元件的界面性能提出了更高要求,获得低的界面接触电阻率和高的界面结合强度的异质结合界面,是成功制备高性能、高可靠性Bi_(2)Te_(3)基微型热电器件的前提条件.本研究采用酸洗方法对Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)材... 热电器件微型化对组成热电元件的界面性能提出了更高要求,获得低的界面接触电阻率和高的界面结合强度的异质结合界面,是成功制备高性能、高可靠性Bi_(2)Te_(3)基微型热电器件的前提条件.本研究采用酸洗方法对Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)材料进行表面修饰,实现了Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)Te3/Ni热电元件界面性能的协同优化.酸洗过程有效调控了Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)材料的表面功函数,显著降低了Ni层与Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)Te_(3)材料间的接触势垒,从未酸洗处理的0.22 eV降至0.02 eV,势垒的降低使界面接触电阻率从未酸洗处理的14.2μΩ·cm~2大幅降至0.22μΩ·cm~2.此外,酸洗过程还能有效调控基体表面粗糙度,在基体表面形成2—5μm的V型凹坑,产生钉扎效应,极大地增强了材料表面与Ni层的物理结合,与约50 nm厚Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)界面扩散反应区形成的冶金结合共同作用,使界面结合强度从未酸洗处理的7.14 MPa大幅增至22.34 MPa.这种优异的界面性能在微型热电器件中得到了进一步证实,采用该工艺处理后热电元件制备的4.7×4.9 mm~2微型热电器件,在热面温度300 K下的最大制冷温差达到56.5 K,在10 K温差下最大输出功率达到882μW.该研究为实现界面性能的协同优化提供了一种新策略,并为微型热电器件的性能优化开辟了新途径. 展开更多
关键词 Bi_(2)Te_(3)基微型热电器件 Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)/Ni热电元件 表面修饰工程 界面接触电阻率 界面结合强度
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