Ge納米薄膜電輸運(yùn)性質(zhì)與Si基納米材料熱電性能研究.pdf

1、低維半導(dǎo)體納米材料在電學(xué)和熱電轉(zhuǎn)換方面的特殊性能引起了人們的廣泛關(guān)注。Ge基材料中具有相對(duì)Si更高的本征空穴遷移率和較明顯的量子限制效應(yīng)使Ge納米薄膜材料具有優(yōu)異的物理性質(zhì)，為進(jìn)一步了解Ge納米薄膜的電輸運(yùn)特性，我們利用離子束濺射的方法制備Ge納米薄膜，對(duì)Ge納米薄膜進(jìn)行厚度、物相、表面結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。
　　 納米孔Si可以實(shí)現(xiàn)熱聲子的散射，為提高Si材料的ZT值，我們采用雙槽電化學(xué)腐蝕的方法制備了納米多孔硅材料，并對(duì)用

2、于制備二維聲子晶體(TDPC)的SiO2微球及模板進(jìn)行制備。
　　 具體內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.不同溫度退火對(duì)Ge納米薄膜的影響:經(jīng)過(guò)溫度500℃退火后薄膜開始結(jié)晶。薄膜從低溫到高溫的退火過(guò)程中粗糙度先增大后減小。薄膜的載流子濃度隨溫度的變化決定電導(dǎo)率隨溫度變化。樣品在測(cè)試的溫度區(qū)間內(nèi)存在兩種導(dǎo)電機(jī)制，且隨退火溫度的升高，兩種導(dǎo)電機(jī)制占主要電導(dǎo)率的分界點(diǎn)向高溫移動(dòng)。樣品在高溫區(qū)以Mott的近程跳躍電導(dǎo)導(dǎo)電機(jī)制為主，在

3、50-5K的溫度范圍需要用Greaves的VRH機(jī)制解釋其導(dǎo)電行為。
　　 2.不同生長(zhǎng)溫度對(duì)Ge納米薄膜的影響:當(dāng)生長(zhǎng)溫度高于400℃，Ge納米薄膜開始結(jié)晶。Ge納米薄膜的粗糙度隨生長(zhǎng)溫度的升高緩慢變大，超過(guò)樣品的結(jié)晶溫度，粗糙度急劇增大。所有樣品在研究的溫度范圍內(nèi)存在兩種導(dǎo)電機(jī)制，在高溫區(qū)以Mott的近程跳躍電導(dǎo)導(dǎo)電機(jī)制為主，在低溫區(qū)其導(dǎo)電機(jī)制主要為Mott的VRH。
　　 3.采用雙槽電化學(xué)腐蝕方法制備多孔硅研究其

4、熱電性能。腐蝕時(shí)間為20min多孔硅的ZT值明顯高于體硅，原因是Seebeck系數(shù)的增加和熱導(dǎo)率的降低引起的。熱導(dǎo)率的降低是由于聲子散射?？讖皆?0-30nm的多孔硅對(duì)Si主要熱聲子頻段的散射大于大孔徑多孔硅對(duì)其的散射。腐蝕時(shí)間超過(guò)30min，通孔現(xiàn)象較為明顯。
　　 4.作為制備Si基二維聲子晶體的前期工作，研究了合成SiO2微球的條件。合成SiO2的最佳反應(yīng)條件:反應(yīng)溫度為35℃，TEOS采用分步滴加，反應(yīng)物TEOS和NH4