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Effect of Fe ion implantation on the thermoelectric properties and electronic structures of CoSb3 thin films

机译：Fe离子植入对COSB3薄膜热电性能和电子结构的影响

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In the present study, thin films of single-phase CoSb3 were deposited onto Si(100) substrates via pulsed laser deposition (PLD) method using a polycrystalline target of CoSb3. These films were implanted by 120 keV Fe-ions with three different fluences: 1 x 10(15), 2.5 x 10(15) and 5 x 10(15) ions per cm(2). All films were characterised by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), Rutherford backscattering (RBS) spectrometry and X-ray absorption spectroscopy (XAS). XRD data revealed that the ion implantation decreased the crystalline nature of these films, which are recovered after the rapid thermal annealing process. The Seebeck coefficient S vary with the fluences in the temperature range of 300 K to 420 K, and is found to be highest (i.e., 254 mu V K-1) at 420 K for the film implanted with 1 x 10(15) ions per cm(2). The high S and low resistivity lead to the highest power factor for the film implanted with 1 x 10(15) ions per cm(2) (i.e., 700 mu W m(-1) K-2) at 420 K. The changing of the sign of S from negative for the pristine film to positive for the Fe-implanted samples confirm that the Fe ions are electrically active and act as electron acceptors by replacing the Co atoms. XAS measurements confirm that the Fe ions occupied the Co site in the cubic frame of the skutterudite and exist in the 3+ oxidation state in this structure.
机译：在本研究中，使用COSB3的多晶靶通过脉冲激光沉积（PLD）方法将单相COSB3的薄膜沉积在Si（100）基板上。将这些薄膜植入120kev Fe-离子，其中三种不同的流量：每厘米（2），1×10（15），2.5×10（15）和5×10（15）离子。所有薄膜的特征在于X射线衍射（XRD），拉曼光谱，原子力显微镜（AFM），Rutherford反向散射（RBS）光谱和X射线吸收光谱（XAs）。 XRD数据显示，离子植入减少了这些薄膜的结晶性质，在快速热退火过程之后回收。塞贝克系数S的流量在300k至420k的温度范围内变化，并且发现在420k中以420K为植入1×10（15）离子的薄膜最高（即254μmVk-1）每厘米（2）。高的S和低电阻率导致薄膜的最高功率因数，用于在420k的420k下（即700μm（-1）K-2）（即700μm（-1）k-2）。变化对于Fe植入样品的原始膜的原始膜的符号的标志确认Fe离子是电活性的，并通过取代CO原子作为电子受体。 XAS测量结果证实，Fe离子在Skutturedite的立方框架中占据了CO位点，并存在于该结构中的3+氧化状态。

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  • 来源
    《RSC Advances》 |2019年第62期|共10页
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  • 正文语种 eng
  • 中图分类 化学;
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