Författarna vill uppmärksamma det ekonomiska stödet från Universiti Kebangsaan Malaysia forskningsanslag: UKM-GGPM-2022-069 för att genomföra denna forskning.

1. Förberedelse av substrat
<ol><li>Torka av glassubstraten med en luddfri trasa för att ta bort lös smuts eller skräp. Tvätta glassubstrat med vatten och tvål, använd borste för att skrubba eventuell smuts på glaset.</li>
	<li>Förbered alla lösningsmedel som anges nedan i bägare, sänk ner glassubstraten i lösningsmedlet och sonikera därefter vid 37 kHz. Bered metanol vid 80 °C i 10 minuter. aceton vid 80 °C i 10 min, etanol vid 80 °C i 10 min, destillerat vatten (DI) vid 80 °C i 20 min. VARNING: Hantera mycket flyktiga kemikalier i ett dragskåp.</li>
	<li>Ta ut substraten från bägaren ett efter ett med hjälp av en pincett, lägg på en ren plan yta, håll ner substratet med en pincett och blås med kvävgas tills det är torrt.</li>
	<li>Lägg substrat på en värmeplatta vid 120 °C i 5-10 minuter för att förånga eventuella rester. Lägg substrat i UV-ozonrengörare i 10 min.</li>
</ol>2. Metod för stamning
<ol><li>Förberedelse av kammaren<ol><li>Ta av aluminiumskölden från pistolen och lägg målmaterialet i mitten av locket. Skruva fast locket ordentligt på magnetronhållaren och sätt tillbaka aluminiumskölden. Täck kammarens kropp, vapen och provhållare med aluminiumfolie.</li>
		<li>Kör kortslutningsinspektion genom att vidröra sonderna på en multimeter mellan kammarkropparna (kort), följt av kammarkroppen och pistolen (kort), och slutligen kammarkroppen och målet (öppna). Detta test är nödvändigt för att säkerställa att det inte finns något strömläckage mellan kroppen (anod) och målet (katoden), vilket kan hindra bildandet av plasma.</li>
	</ol></li>
	<li>Före förstoftning<ol><li>Stäng luckan och dammsug kammaren i 15 - 30 min. Tryck ihop dörren och kroppen i början av dammsugningen för att säkerställa att dörren är ordentligt stängd. Se till att avläsningen av manometern minskar.</li>
		<li>Slå PÅ kylsystemet och ställ in på 15 °C. Slå PÅ pumpen och kylknappen och öppna ventilen som är ansluten till sputtringsinstrumentet. OBS: RF-förstoftning fungerar inte utan ett kylsystem. Bildandet av plasma kommer inte att ske.</li>
		<li>Ställ in argonflödet på 4 sccm och slå PÅ gasvippströmbrytaren. Vänta tills flödet når det inställda värdet.</li>
		<li>Ställ in rotationen på 10 rpm och slå PÅ rotationsvippströmbrytaren. Tryck på strömknappen för att slå PÅ den automatiska matchningen av nätverkskontrollern och strömförsörjningen för radiofrekvens.</li>
		<li>På den automatiskt matchande nätverksstyrenheten ställer du in belastning och inställning på 50 W vardera genom att trycka på Min/Max-knappen och trycka på knappen från Manuell till Auto.</li>
		<li>På radiofrekvensströmförsörjningen, ställ in RF-effekten på 50 W och tryck på Start-knappen . Ställ in timern på 15 min.</li>
		<li>Stäng AV RF-strömmen och rotationen. Ställ in argonflödet på 0 och stäng AV vippströmbrytaren. Stäng AV dammsugaren. OBS: Vänta tills argonflödet når 0.1 sccm innan du stänger av vakuumet.</li>
		<li>Ventilera för att öppna kammaren. Se till att den turbomolekylära pumpen (TMP) är AV innan du ventilerar. Avluftning medan TMP är igång kommer att skada systemet.</li>
		<li>Öppna kammaren och ladda underlaget. Placera substraten i det yttre hörnet av den roterande provhållaren för bättre avsättning som visas i figur 1. VARNING: Använd mask och handske när du hanterar kammarens insida för att undvika att andas in små materialpartiklar.</li>
		<li>Stäng luckan som visas i figur 2 och dammsug i minst 6 timmar. Lägre grundtryck ger bättre avsättning. Det optimala bastrycket för ett högvakuumsystem som sputtringsprocess är 1 x 10-5 Torr.</li>
	</ol></li>
	<li>Sputtering<ol><li>Slå PÅ kylsystemet och ställ in på 15 °C. Slå PÅ pumpen och kylknappen och öppna ventilen som är ansluten till sputtringsinstrumentet.</li>
		<li>Ställ in rotationen på 10 rpm och slå PÅ rotationsvippströmbrytaren. Ställ in argonflödet på 4 sccm och slå PÅ gasvippströmbrytaren. Vänta tills flödet når det inställda värdet.</li>
		<li>Tryck på strömknappen för att slå PÅ den automatiska matchningen av nätverkskontrollern och strömförsörjningen för radiofrekvens.</li>
		<li>På den automatiskt matchande nätverksstyrenheten ställer du in belastning och inställning på 50 W vardera genom att trycka på Min/Max-knappen och trycka på knappen från Manuell till Auto.</li>
		<li>På radiofrekvensströmförsörjningen, ställ in RF-effekten på 50 W och tryck på Start-knappen . OBS: Vänta tills argonflödet når det inställda värdet och blir stabilt innan du slår på RF-strömmen.</li>
		<li>Kontrollera om det finns plasma i kammaren. Bildandet av plasma indikeras av ett glödande lila ljus i kammaren. Om plasmat inte finns när RF-strömmen slås PÅ, stäng AV Argon i 10 s och slå PÅ den igen. Upprepa tills plasma bildas i kammaren.</li>
		<li>Öka gradvis RF-effekten med 5 W per 10 s intervall tills den når 75 W. Ställ in timern på 60 min.</li>
	</ol></li>
	<li>Efter sputtering<ol><li>Stäng AV RF-strömmen och rotationen. Stäng AV den automatiska matchningen av nätverkskontrollern och strömförsörjningen för radiofrekvens.</li>
		<li>Ställ in argonflödet på 0 och stäng AV gasvippströmbrytaren. Stäng AV dammsugaren. OBS: Vänta tills argonflödet når 0.1 sccm innan du stänger av vakuumet.</li>
		<li>Ventilera för att öppna kammaren. Se till att TMP är AV innan du ventilerar. Avluftning medan TMP är igång kommer att skada systemet.</li>
		<li>Ta ut alla prover med en pincett och lägg i en ren petriskål. VARNING: Använd mask och handske när du hanterar kammarens insida för att undvika att andas in små materialpartiklar.</li>
		<li>Rengör kammaren och dammsug i 10 - 15 minuter för att hålla kammaren i vakuumtillstånd (fri från föroreningar).</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66248/66248fig02.jpg"> Bild 2: Experimentell uppställning. Fotografi av sputtringsmaskinen som användes i denna studie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66248/66248fig02large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
3. Karakterisering
<ol><li>Utför topografisk skanning och tvärsnittsskanning med hjälp av fältemissionsskanningselektronmikroskop (FESEM, under 3.0 kV driftspänning) för att erhålla ytmikrostrukturella detaljer och tjocklek på de sputtrade filmerna.</li>
	<li>Utföra beräkningar på filmernas sammansättning med hjälp av data från de energidispersiva röntgenspektra (EDX), bifogade med FESEM. Mät Hallspänningen i ett permanent magnetfält på 0,57 T och sondströmmar på 0,8 mA och 10 mA för Sb2Te3 respektive Bi2Te3, för att erhålla bärarkoncentrationen och konduktiviteten hos filmerna35.</li>
	<li>Utför mätning av Seebeckkoefficienten i planet med ett liknande instrument som används av Isotta et al.5. Montera prover med en rektangulär geometri på cirka 2 cm x 1,25 cm på installationen. Mät den absoluta Seebeckkoefficienten i 2-kontaktskonfiguration mot en Pt-standard, med en temperaturgradient på ≈25 °C.</li>
</ol>

Avsättning av Bi2Te3 och Sb2Te3 tunna filmer på glassubstrat via RF-sputtring

Författarna har inget att avslöja.

Tekniken som presenteras i detta dokument innebär inga större svårigheter när det gäller att installera utrustningen och implementeringen. Det finns dock flera kritiska steg som måste lyftas fram. Som nämnts i steg 2.2.10 i protokollet är optimala vakuumförhållanden nyckeln till att producera tunna filmer av hög kvalitet med mindre kontaminering eftersom vakuum avlägsnar kvarvarande syre i kammaren37. Närvaron av syre kan orsaka sprickor i filmerna som kallas spänningssprickor, vilke...

Termoelektriska (TE) material har tilldragit sig ett stort forskningsintresse när det gäller deras förmåga att omvandla termisk energi till elektricitet via Seebeck-effekten1 och kylning via Peltier-kylning2. Omvandlingseffektiviteten för TE-material bestäms av temperaturskillnaden mellan den varma änden av TE-benet och den kalla änden. Generellt gäller att ju högre temperaturskillnad, desto högre TE-värde och desto högre effektivitet3. TE arbetar utan krav på ytterligare mekaniska delar som involverar gas eller vätska i sin process, vilket inte producerar något avfall eller föroreningar, vilket gör det miljösäkert och anses vara ett system för skörd av grön energi.
Vismuttellurid, Bi2Te3, och dess legeringar är fortfarande den viktigaste klassen av TE-material. Även inom termoelektrisk kraftproduktion, såsom återvinning av spillvärme, används Bi2Te3-legeringar oftast på grund av deras överlägsna effektivitet upp till 200 °C4 och förblir ett utmärkt TE-material vid omgivningstemperatur trots zT-värdet på mer än 2 i olika TE-material5. Flera publicerade artiklar har studerat TE-egenskaperna hos detta material, vilket visar att den stökiometriska Bi2Te3 har en negativ Seebeckkoefficient 6,7,8, vilket indikerar egenskaper av n-typ. Denna förening kan dock justeras till p- och n-typ genom legering med antimontellurid (Sb2Te3) respektive vismutselenid (Bi2Se3), vilket kan öka deras bandgap och minska bipolära effekter9.
Antimontellurid, Sb2Te3 är ett annat väletablerat TE-material med hög merit vid låg temperatur. Medan stökiometrisk Bi2Te3 är en bra TE med n-typegenskaper, har Sb2Te3 egenskaper av p-typ. I vissa fall beror egenskaperna hos TE-material ofta på materialets atomära sammansättning, såsom den n-typ Te-rika Bi2Te3, men en p-typ Bi-rich Bi2Te3 på grund av Bi Te-antisiteacceptordefekter4. Sb2Te3 är dock alltid av p-typ på grund av jämförelsevis låg bildningsenergi hos Sb Te-antisitedefekter, även i Te-rika Sb2Te34. Således blir dessa två material lämpliga kandidater för att tillverka p-n-modul av termoelektrisk generator för olika applikationer.
De nuvarande konventionella TEG:erna är gjorda av tärnade göt av halvledare av n-typ och p-typ anslutna vertikalt i serie10. De har endast använts inom nischområden på grund av deras låga effektivitet och skrymmande, styva natur. Med tiden har forskare börjat utforska tunnfilmsstrukturer för bättre prestanda och tillämpning. Det rapporteras att tunnfilms-TE har fördelar jämfört med sin skrymmande motsvarighet såsom högre zT på grund av deras låga värmeledningsförmåga11,12, mindre mängd material och enklare integration med integrerad krets12. Som ett resultat av detta har nischad TE-forskning om termoelektriska tunnfilmsenheter varit på frammarsch och dragit nytta av fördelarna med nanomaterialstruktur13,14.
Mikrofabrikation av tunnfilm är viktigt för att uppnå högpresterande TE-material. Olika deponeringsmetoder har undersökts och utvecklats, inklusive kemisk ångavsättning15, atomlagerdeponering16,17, pulsad laserdeponering 18,19,20, screentryck 8,21 och molekylstrålepitaxi22 för att tjäna detta ändamål. Majoriteten av dessa tekniker lider dock av höga driftskostnader, komplex tillväxtprocess eller komplicerad materialberedning. Tvärtom är magnetronförstoftning ett kostnadseffektivt tillvägagångssätt för att producera högkvalitativa tunna filmer som är tätare, uppvisar mindre kornstorlek, har bättre vidhäftning och hög enhetlighet 23,24,25.
Magnetronförstoftning är en av de plasmabaserade fysikaliska ångavsättningsprocesserna (PVD) som används i stor utsträckning i olika industriella tillämpningar. Sputteringprocessen fungerar när tillräcklig spänning appliceras på ett mål (katod), joner från glödurladdningsplasmat bombarderar målet och frigör inte bara sekundära elektroner, utan även atomer av katodmaterialen som så småningom träffar substratets yta och kondenserar som en tunn film. Sputteringprocessen kommersialiserades först på 1930-talet och förbättrades på 1960-talet, och fick stort intresse på grund av dess förmåga att deponera ett brett spektrum av material med hjälp av likström (DC) och RF-förstoftning26,27. Magnetronförstoftningen övervinner låg avsättningshastighet och hög substratuppvärmningspåverkan genom att utnyttja magnetfält. Den starka magneten begränsar elektronerna i plasmat vid eller nära målets yta och förhindrar skador på den bildade tunna filmen. Denna konfiguration bevarar stökiometrin och tjocklekslikformigheten hos den deponerade tunnfilmen28.
Framställningen av Bi2Te3 och Sb2Te3 termoelektriska tunna filmer med hjälp av magnetronförstoftningsmetoden har också studerats i stor utsträckning, med teknik som dopning 4,29,30 och glödgning 31 i procedurerna, vilket leder till olika prestanda och kvalitet. Studie av Zheng et al.32 använder termiskt inducerad diffusionsmetod för att diffundera Ag-dopade Bi- och Te-skikt som sputtrades separat. Denna metod möjliggör exakt kontroll av sammansättningen av de tunna filmerna och diffusionen av Te genom termisk induktion skyddar Te från att förångas. Egenskaperna hos de tunna filmerna kan också förbättras genom förbeläggningsprocess33 före förstoftning, vilket resulterar i bättre elektrisk ledningsförmåga på grund av hög bärarrörlighet, vilket förbättrar effektfaktorn. Utöver det förbättrade studie av Chen et al.34 den termoelektriska prestandan hos sputtrad Bi2Te3 genom att dopa Se via diffusionsreaktionsmetod efter selenisering. Under processen förångas och diffunderar Se in i de tunna Bi-Te-filmerna för att bilda Bi-Te-Se-filmer, vilket resulterar i 8 gånger högre effektfaktor än odopad Bi2Te3.
Denna artikel beskriver vår experimentella uppställning och procedur för RF-magnetronförstoftningstekniken för att deponera Bi2Te3 och Sb2Te3 tunna filmer på glassubstrat. Sputtering utfördes i en top-down-konfiguration som visas i det schematiska diagrammet i figur 1, katoden monterades i en vinkel mot substratnormalen, vilket ledde till en mer koncentrerad och konvergent plasma till substratet. Filmerna karakteriserades systematiskt med hjälp av FESEM, EDX, Hall-effekt och Seebeck-koefficientmätning för att studera deras ytmorfologi, tjocklek, sammansättning och termoelektriska egenskaper.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66248/66248fig01.jpg"> Bild 1: En schematisk bild av konfigurationssputtringen uppifrån och ned. Diagrammet utformades enligt, men inte i skala, till den faktiska förstoftningskonfigurationen som var tillgänglig för denna studie, inklusive arrangemanget av glassubstrat som ska sprutas sett uppifrån. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66248/66248fig01large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Chemiz (M) Sdn. Bhd.</td>
			<td>1910151</td>
			<td>Liquid, Flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antimony Telluride, Sb2Te3</td>
			<td>China Rare Metal Material Co.,Ltd</td>
			<td>C120222-0304</td>
			<td>Diameter 50.8 mm, Thickness 6.35 mm, 99.999% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bismuth Telluride, Bi2Te3</td>
			<td>China Rare Metal Material Co.,Ltd</td>
			<td>CB151208-0501</td>
			<td>Diameter 50.8 mm, Thickness 4.25 mm, 99.999% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Chemiz (M) Sdn. Bhd.</td>
			<td>2007081</td>
			<td>Liquid, Flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field Emission Scanning Electron Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>MERLIN</td>
			<td>Equipped with EDX</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hall effect measurement system</td>
			<td>Aseptec Sdn. Bhd.</td>
			<td>HMS ECOPIA 3000</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handheld digital multimeter</td>
			<td>Prokits Industries Sdn. Bhd.</td>
			<td>303-150NCS</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HMS-3000</td>
			<td>Aseptec Sdn Bhd.</td>
			<td>HMS ECOPIA 3000</td>
			<td>Hall effect measurement software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linseis_TA</td>
			<td>Linseis Messger&#228;te GmbH</td>
			<td>LSR-3</td>
			<td>Linseis thermal analysis software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Chemiz (M) Sdn. Bhd.</td>
			<td>2104071</td>
			<td>Liquid, Flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF-DC magnetron sputtering</td>
			<td>Kurt J. Lesker Company</td>
			<td>-</td>
			<td>Customized hybrid system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seebeck coefficient measurement system</td>
			<td>Linseis Messger&#228;te GmbH</td>
			<td>LSR-3</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SmartTiff</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy Ltd</td>
			<td>-</td>
			<td>SEM image thickness measurement software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic bath</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>FB15055</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV ozone cleaner</td>
			<td>Ossila Ltd</td>
			<td>L2002A3-UK</td>
			<td>-</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of bi2te3 and sb2te3 thermoelectric thin films using radio frequency magnetron sputtering technique

Genom olika studier på termoelektriska (TE) material ger tunnfilmskonfiguration överlägsna fördelar jämfört med konventionella bulk-TE, inklusive anpassningsförmåga till böjda och flexibla substrat. Flera olika tunnfilmsdeponeringsmetoder har utforskats, men magnetronförstoftning är fortfarande gynnsam på grund av dess höga deponeringseffektivitet och skalbarhet. Därför syftar denna studie till att tillverka en tunn film av vismuttellurid (Bi2Te3) och antimon tellurid (Sb2Te3) via radiofrekvens (RF) magnetronförstoftningsmetoden. De tunna filmerna avsattes på sodakalkglassubstrat vid omgivningstemperatur. Underlagen tvättades först med vatten och tvål, ultraljudsrengörs med metanol, aceton, etanol och avjoniserat vatten i 10 minuter, torkas med kvävgas och värmeplatta och behandlas slutligen under UV-ozon i 10 minuter för att avlägsna rester före beläggningsprocessen. Ett sputtermål av Bi2Te3 och Sb2Te3 med argongas användes, och förförstoftning gjordes för att rengöra målets yta. Sedan laddades några rena substrat i sputtringskammaren och kammaren dammsögs tills trycket nådde 2 x 10-5 Torr. De tunna filmerna deponerades i 60 minuter med argonflöde på 4 sccm och RF-effekt på 75 W och 30 W för Bi2Te3 respektive Sb2Te3. Denna metod resulterade i mycket enhetliga tunna filmer av n-typ Bi2Te3 och p-typ Sb2Te3 .

Thermoelectric (TE) materials have been attracting a considerable amount of research interest regarding their ability to convert thermal energy into electricity via the Seebeck effect1 and refrigeration via Peltier cooling2. The conversion efficiency of TE material is determined by the temperature difference between the hot end of the TE leg and the cold end. Generally, the higher the temperature difference, the higher the TE figure of merit and the higher its efficiency3. TE works with no requirement for additional mechanical parts involving gas or liquid in its process, producing no waste or pollution, making it environmentally safe and considered a green energy harvesting system.
Bismuth telluride, Bi2Te3, and its alloys remain the most important class of TE material. Even in thermoelectric power generation, such as the recovery of waste heat, Bi2Te3 alloys are most commonly used due to their superior efficiency up to 200 &#176;C4 and remain an excellent TE material at ambient temperature despite the zT value of more than 2 in various TE materials5. Several published papers have studied the TE properties of this material, which shows that the stoichiometric Bi2Te3 has a negative Seebeck coefficient6,7,8, indicating n-type properties. However, this compound can be adjusted to p- and n-type by alloying with antimony telluride (Sb2Te3) and bismuth selenide (Bi2Se3), respectively, which can increase their bandgap and reduce bipolar effects9.
Antimony telluride, Sb2Te3 is another well-established TE material with high figure of merit at low temperature. While stoichiometric Bi2Te3 is a great TE with n-type properties, Sb2Te3 has p-type properties. In some cases, the properties of TE materials often depend on the atomic composition of the material such as the n-type Te-rich Bi2Te3, but a p-type Bi-rich Bi2Te3 due to BiTe antisite acceptor defects4. However, Sb2Te3 is always p-type due to comparatively low formation energy of SbTe antisite defects, even in Te-rich Sb2Te34. Thus, these two materials become suitable candidates to fabricate p-n module of thermoelectric generator for various applications.
The current conventional TEGs are made of diced ingots of n-type and p-type semiconductors connected vertically in series10. They have only been used in niche fields due to their low efficiency and bulky, rigid nature. Over time, researchers have started to explore thin film structures for better performance and application. It is reported that thin film TE have advantages over their bulky counterpart such as higher zT due to their low thermal conductivity11,12, less amount of material and easier integration with integrated circuit12. As a result, niche TE research on thin film thermoelectric devices has been on the rise benefitting from the advantages of nanomaterial structure13,14.
Microfabrication of thin film is important to attain high performance TE materials. Various deposition approaches have been researched and developed including chemical vapor deposition15, atomic layer deposition16,17, pulsed laser deposition18,19,20, screen printing8,21, and molecular beam epitaxy22 to serve this purpose. However, the majority of these techniques suffer from high operation cost, complex growth process or complicated material preparation. On the contrary, magnetron sputtering is a cost-effective approach for producing high-quality thin films that are denser, exhibit smaller grain size, have better adhesion, and high uniformity23,24,25.
Magnetron sputtering is one of the plasma-based physical vapor deposition (PVD) processes which is widely used in various industrial applications. Sputtering process works when sufficient voltage is applied to a target (cathode), ions from the glow discharge plasma bombards the target and release not only secondary electrons, but also atoms of the cathode materials which eventually impact the surface of the substrate and condense as a thin film. Sputtering process was first commercialized in 1930s and improved in 1960s, gaining significant interest due to its ability to deposit wide range of materials using direct current (DC) and RF sputtering26,27. The magnetron sputtering overcomes low deposition rate and high substrate heating impact by utilizing magnetic field. The strong magnet confines the electrons in the plasma at or near the surface of the target and prevent damage to the formed thin film. This configuration preserves the stoichiometry and thickness uniformity of the deposited thin film28.
The preparation of Bi2Te3 and Sb2Te3 thermoelectric thin films using magnetron sputtering method has also been extensively studied, incorporating technique such as doping4,29,30 and annealing31 in the procedures, leading to different performance and quality. Study by Zheng et al.32 uses thermally induced diffusion method to diffuse Ag-doped Bi and Te layer which were sputtered separately. This method enables precise control on the composition of the thin films and the diffusion of Te by thermal induction protects the Te from being volatilized. The properties of the thin films can also be enhanced by pre-coating process33 before sputtering which results in better electrical conductivity due to high carrier mobility, consequently enhancing the power factor. Other than that, study by Chen et al.34 improved the thermoelectric performance of sputtered Bi2Te3 by doping Se via post-selenization diffusion reaction method. During the process, Se vaporizes and diffuses into the Bi-Te thin films to form Bi-Te-Se films, which results in 8-fold higher power factor than undoped Bi2Te3.
This paper describes our experimental setup and procedure for the RF magnetron sputtering technique to deposit Bi2Te3 and Sb2Te3 thin films on glass substrates. Sputtering was performed in a top-down configuration as shown in the schematic diagram in Figure 1, cathode was mounted at an angle to the substrate normal, leading to a more concentrated and convergent plasma to the substrate. The films were systematically characterized using FESEM, EDX, Hall effect and Seebeck coefficient measurement to study their surface morphology, thickness, composition, and thermoelectric properties.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66248/66248fig01.jpg" /> 
Figure 1: A schematic of the top-down configuration sputter. The diagram was designed according, but not to scale, to the actual sputtering configuration available for this study including the arrangement of glass substrates to be sputtered viewed from the top. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66248/66248fig01large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>

Författare i fokus: Framsteg inom högpresterande termoelektriska tunna filmer genom radiofrekvensmagnetronsputtring

Tillverkning av Bi2Te3 och Sb2Te3 termoelektriska tunna filmer med hjälp av radiofrekvensmagnetronsputtringsteknik

Our research focuses on fabricating high-quality thin films for thermoelectric generators to recover waste heat and turn it into electricity. Various thin film deposition technique have been researched and developed, including radio frequency magnetron sputtering that is able to produce high-density, robust thin films with better adhesion and high uniformity. This method does not require melting and evaporation of the target materials, enabling most of materials to be deposited regardless of their melting temperature, making it superior than other physical vapor deposition technologies.

Tvärsnittsmikrobilder av tunna filmer av Bi2Te3 och Sb2Te3 spelades in med FESEM som visas i figur 3A respektive figur 3B. Ytan på den övergripande filmen verkar enhetlig och slät. Det är uppenbart att kristallkornen i den tunna filmen Bi2Te3 var sexkantiga och överensstämde med kristallstrukturen hos Bi2Te3 medan kristallkornen i den tunna filmen Sb2Te...

Manuskriptet beskriver ett protokoll för radiofrekvent magnetronförstoftning av Bi2Te3 och Sb2Te3 termoelektriska tunna filmer på glassubstrat, vilket representerar en tillförlitlig deponeringsmetod som ger ett brett spektrum av applikationer potential för vidare utveckling.

Through various studies on thermoelectric (TE) materials, thin film configuration gives superior advantages over conventional bulk TEs, including ...

Vår forskning fokuserar på att tillverka högkvalitativa tunna filmer för termoelektriska generatorer för att återvinna spillvärme och omvandla den till elektricitet. Olika tunnfilmsdeponeringstekniker har undersökts och utvecklats, inklusive radiofrekvent magnetronförstoftning som kan producera robusta tunna filmer med hög densitet med bättre vidhäftning och hög enhetlighet. Denna metod kräver inte smältning och avdunstning av målmaterialen, vilket gör att de flesta material kan deponeras oavsett smälttemperatur, vilket gör den överlägsen andra fysiska ångavsättningstekniker.

fabrication-bi2te3-sb2te3-thermoelectric-thin-films-using-radio

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Bi2Te3 and Sb2Te3 Thermoelectric Thin Films using Radio Frequency Magnetron Sputtering Technique

1.6K Views.  Universiti Kebangsaan Malaysia. Our research focuses on fabricating high-quality thin films for thermoelectric generators to recover waste heat and turn it into electricity. Various thin film deposition technique have been researched and developed, including radio frequency magnetron sputtering that is able to produce high-density, robust thin films with better adhesion and high uniformity. This method does not require melting and evaporation of the target materials, enabling most of materials to be deposited regardless of ...