Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

В статье описан протокол радиочастотного магнетронного распыления термоэлектрических тонких пленок Bi2Te3 и Sb2Te3 на стеклянных подложках, который представляет собой надежный метод осаждения, обеспечивающий широкий спектр применений с потенциалом для дальнейшего развития.

Abstract

Благодаря различным исследованиям термоэлектрических (ТЭ) материалов, тонкопленочная конфигурация дает превосходные преимущества по сравнению с обычными объемными ТЭ, включая приспособляемость к изогнутым и гибким подложкам. Было исследовано несколько различных методов осаждения тонких пленок, но магнетронное распыление по-прежнему предпочтительно из-за его высокой эффективности осаждения и масштабируемости. Таким образом, данное исследование направлено на получение тонкой пленки теллурида висмута (Bi2Te3) и теллурида сурьмы (Sb2Te3) методом радиочастотного (RF) магнетронного распыления. Тонкие пленки наносили на натриево-известковые стеклянные подложки при температуре окружающей среды. Сначала подложки промывали водой с мылом, ультразвуком очищали метанолом, ацетоном, этанолом и деионизированной водой в течение 10 минут, сушили газообразным азотом и горячей плитой и, наконец, обрабатывали ультрафиолетовым озоном в течение 10 минут для удаления остатков перед процессом покрытия. Использовалась мишень для распыления Bi2Te3 и Sb2Te3 с газообразным аргоном, а предварительное распыление проводилось для очистки поверхности мишени. Затем несколько чистых субстратов загружались в камеру распыления, и камера вакуумировалась до тех пор, пока давление не достигало 2 x 10-5 торр. Тонкие пленки осаждали в течение 60 мин при потоке аргона 4 sccm и радиочастотной мощности 75 Вт и 30 Вт для Bi2Te3 и Sb2Te3 соответственно. Этот метод позволил получить высокооднородные тонкие пленки N-типа Bi2Te3 и p-типа Sb2Te3 .

Introduction

Термоэлектрические (ТЭ) материалы привлекают значительный исследовательский интерес в связи с их способностью преобразовывать тепловую энергию в электрическую с помощью эффекта Зеебека1 и охлаждения с помощью охлаждения Пельтье2. Эффективность преобразования материала TE определяется разницей температур между горячим концом ветви TE и холодным концом. Как правило, чем выше разница температур, тем выше добротность TE и тем выше его КПД3. TE работает без необходимости использования дополнительных механических частей, связанных с газом или жидкостью, не производит отходов и не з....

Protocol

1. Подготовка основания

  1. Протрите стеклянные подложки безворсовой тканью, чтобы удалить отслоившуюся грязь или мусор. Вымойте стеклянные основания водой с мылом, используйте щетку, чтобы оттереть грязь на стекле.
  2. Подготовьте все перечисленные ниже растворители в ст?.......

Representative Results

Микрофотографии поперечного сечения тонких пленок Bi2Te3 и Sb2Te3 были зарегистрированы с помощью FESEM, как показано на рисунке 3A и рисунке 3B соответственно. Поверхность всей пленки выглядит однородной и гладкой. Очевидно, что кристалли.......

Discussion

Методика, представленная в данной статье, не представляет существенных сложностей в настройке оборудования и внедрении. Тем не менее, необходимо выделить несколько важных шагов. Как упоминалось на шаге 2.2.10 протокола, оптимальные условия вакуума являются ключом к получению высококаче?.......

Acknowledgements

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку исследовательского гранта Университета Кебангсаан Малайзии: UKM-GGPM-2022-069 для проведения данного исследования.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
AcetoneChemiz (M) Sdn. Bhd.1910151Liquid, Flammable
Antimony Telluride, Sb2Te3China Rare Metal Material Co.,LtdC120222-0304Diameter 50.8 mm, Thickness 6.35 mm, 99.999% purity
Bismuth Telluride, Bi2Te3China Rare Metal Material Co.,LtdCB151208-0501Diameter 50.8 mm, Thickness 4.25 mm, 99.999% purity
EthanolChemiz (M) Sdn. Bhd.2007081Liquid, Flammable
Field Emission Scanning Electron MicroscopeZeissMERLINEquipped with EDX
Hall effect measurement systemAseptec Sdn. Bhd.HMS ECOPIA 3000-
Handheld digital multimeterProkits Industries Sdn. Bhd.303-150NCS-
HMS-3000Aseptec Sdn Bhd.HMS ECOPIA 3000Hall effect measurement software
Linseis_TALinseis Messgeräte GmbHLSR-3Linseis thermal analysis software
MethanolChemiz (M) Sdn. Bhd.2104071Liquid, Flammable
RF-DC magnetron sputteringKurt J. Lesker Company-Customized hybrid system
Seebeck coefficient measurement systemLinseis Messgeräte GmbHLSR-3-
SmartTiffCarl Zeiss Microscopy Ltd-SEM image thickness measurement software
Ultrasonic bathFisherbrandFB15055-
UV ozone cleanerOssila LtdL2002A3-UK-

References

  1. Ochieng, A. O., Megahed, T. F., Ookawara, S., Hassan, H. Comprehensive review in waste heat recovery in different thermal energy-consuming processes using thermoelectric generators for electrical power generation. Proc Safety Environ Prot. 162, 134-154 (2022).
  2. Shilpa, M. K., et al.

Explore More Articles

207

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved