PbTe热电材料辐射热传递性能的研究

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碲化铅(PbTe)是一种非常重要的Ⅳ-Ⅵ族窄带隙半导体化合物,其禁带宽度只有0.31eV,折射率高达5.5,具有独特的光学、电学和化学性能,在太阳能电池、红外探测器、光散射器以及3-30μm范围的半导体激光器方面有着广泛的应用。本论文在ITO玻璃衬底上制备了不同厚度的PbTe薄膜,然后相同厚度的PbTe薄膜上制备了膜厚不同的Ag和Cu反射膜,研究膜厚对样品的结晶性能、表面形貌、透射率和电阻率的影响;制备了Ag/PbTe薄膜然后对其进行退火处理,研究退火温度和退火时间对薄膜的影响。主要研究成果如下: 1.用真空蒸发法和磁控溅射法制备了Ag/PbTe薄膜,并在退火炉中进行退火处理。研究了退火温度和退火时间对薄膜的结晶性能、表面形貌、透射率和电阻率的影响。研究结果如下: (1)在不同退火温度下退火20min,实验结果表明随着退火温度的升高,样品的结晶性能先降低后升高;样品表面先是变得比较平整,之后出现了岛状突起和花状聚集;薄膜透射率先增加后降低;薄膜电阻率先是急剧减小之后降幅变小。 (2)在退火温度为980℃的条件下退火不同时间,随着退火时间的延长,样品的结晶性能先升高后降低;样品表面出现花状聚集,并且面积逐渐增大,最后趋于消失;薄膜的透射率先明显降低之后又有所升高;薄膜电阻率先是急剧减小之后又有小幅增大。 2.利用真空蒸发法制备了不同厚度的PbTe薄膜,然后利用磁控溅射法在相同厚度的PbTe薄膜上制备了膜厚不同的Ag膜和Cu膜。研究薄膜厚度和反射膜厚度对样品的结晶性能、表面形貌、透射率和电阻率的影响。研究表明: (1)不同厚度的PbTe薄膜都具有明显的(200)择优取向,呈多晶结构,随着膜厚的增加,薄膜晶粒尺寸变大,结晶性能提高,表面粗糙度增加,红外吸收性能增强,电阻率线性减小。当薄膜厚度为3.5μm时性能最佳。 (2)Ag/PbTe/ITO薄膜系统有明显的(200)择优取向呈多晶结构,红外透射光谱显示有几个并非PbTe本征吸收的吸收峰,分析结果显示,这些吸收峰是由于PbTe层上下界面之间发生干涉的原因,Ag反射膜厚度增加时透射率减小,当薄膜超过一定厚度范围时,透射率减小到零,随着Ag反射膜厚度的增加电阻率先急剧减小然后趋于平缓。 (3)Cu/PbTe/ITO薄膜系统呈多晶结构,随着Cu膜厚度的增加红外吸收性能整体呈现出先增强后减弱的趋势,当Cu反射膜厚度为10nm时,薄膜的红外吸收特性最好,随着Cu反射膜厚度的增加电阻率小幅度减小。 (4)相比较而言,添加了适当厚度的反射层会使PbTe的红外吸收强度有所增强,并且Ag反射膜要比Cu反射膜对样品红外吸收特性的改善更明显,实验制得的Ag反射膜厚度为30nm的样品具有最好的红外吸收特性。

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作者
庄浩;
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作者单位

山东师范大学;

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授予单位山东师范大学;
学科微电子学与固体电子学
授予学位硕士
导师姓名曹文田;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类光电子技术、激光技术;
关键词
PbTe; 热电; 材料辐射;

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