摻雜Ga2Te3基半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)與熱電性能研究.pdf

1、Ga2Te3是一類A2ⅢB3Ⅵ型寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有帶缺陷（空位）的閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，空間群為F-43m，禁帶寬度為1.65eV。由于內(nèi)部具有周期性的超晶格空位面，載流子及聲子的輸運(yùn)阻力大，因此本征材料電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率均很低。本課題主要通過(guò)對(duì)Ga2Te3基半導(dǎo)體材料進(jìn)行熱處理和不同元素或化合物摻雜，研究材料成分，結(jié)構(gòu)與熱電性能之間的關(guān)系。主要研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　1.根據(jù)前期研究積累，通過(guò)對(duì)退火后材料的形成能計(jì)算和結(jié)構(gòu)精修，證實(shí)摻

2、雜Cu原子占據(jù)在Ga的晶格位置，擾亂了Ga空位的周期排布;其中，退火30天后的樣品形成了雨滴狀納米條空位面，增強(qiáng)了對(duì)聲子的散射能力，有效降低了晶格熱導(dǎo)率，顯著提高了材料的熱電性能;在734K時(shí)，退火30天樣品的ZT值達(dá)到最高值0.41，是同等溫度下本征材料的2.5倍。同時(shí)還觀察到，隨著退火時(shí)間由30天延長(zhǎng)到95天，不連續(xù)的空位面發(fā)生重組，削弱了對(duì)聲子的散射能力，晶格熱導(dǎo)率增大，限制了熱電性能的進(jìn)一步提升。
　　2.分別設(shè)計(jì)并制備了

3、 Ga2-xCd1.5xTe3(x=0.025，0.05，0.1，0.2)，Ga2-xCdxTe3(x=0.05,0.1,0.15,0.2),Cd(3-3m)Ga2mTe3(m=0.98,0.96,0.92,0.75)三種含Cd固溶體，并研究其熱電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出:只有當(dāng)Ga2Te3與CdTe形成贗兩元合金后，即Cd(3-3m)Ga2mTe3(其中，m=0.98，0.96，0.92，0.75)，熱電性能才能得到明顯的提高。其中m=0.

4、98時(shí)材料的電導(dǎo)率最高，ZT值達(dá)到最高值0.55(682K)，是本征Ga2Te3最大ZT值的3.4倍。
　　3.設(shè)計(jì)制備了Mn摻雜MnxGa2Te3(x=0.005，0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.3)化合物。與本征材料相比，材料的Seebeck系數(shù)降低，電導(dǎo)率提高，熱導(dǎo)率變化不明顯。在640K時(shí)，Mn0.005Ga2Te3的ZT值達(dá)到最大值0.16。
　　4.采用S替換Ga2Te3合金中Te的位置，設(shè)計(jì)制