应变增强Nb掺杂SrTiO_(3)薄膜热电性能

作     者：马云鹏 庄华鹭 李敬锋 李千 Ma Yun-Peng;Zhuang Hua-Lu;Li Jing-Feng;Li Qian

作者机构：清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2023年第72卷第9期

页      面：144-150页

核心收录：

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0201[经济学-理论经济学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2020YFA0309100) 国家自然科学基金委原创探索计划(批准号:52150092)资助的课题。 

主　　题：脉冲激光沉积 热电 钛酸锶 薄膜 

摘      要：高性能热电材料的发展有望帮助解决未来能源危机,且随着可穿戴器件的发展与应用,热电材料和器件除了要具备更高的热-电转化性能以外,还必须具有良好的柔性.将热电材料制成薄膜既可以为微型器件供电,也有潜力应用于柔性器件.本文使用脉冲激光沉积方法,在商用SrTiO_(3)(STO)和La_(0.3)Sr_(0.7)Al_(0.65)Ta_(0.35)O_(3)(LSAT)衬底上制备得到了不同厚度的高质量铌掺杂钛酸锶薄膜(Nb:STO),并对薄膜的表面形貌、结构以及热电性能进行表征与测试.结果显示,使用LSAT作为衬底可以对薄膜施加面内压应变,随着薄膜厚度的增大,应变逐渐释放并接近于块体Nb:STO.随着厚度的增大,薄膜的热电性能逐渐提升,在STO衬底上生长的208 nm厚样品的室温功率因子相比于52 nm样品提升了187%.此外, 144 nm厚度的Nb:STO/LSAT薄膜室温塞贝克系数达到了265.95 μV/K,这是由于衬底应变导致薄膜样品的能带变化.本工作表明通过应变工程调控铌掺杂钛酸锶薄膜热电性能的可行性,为后续提高此类薄膜材料的热电性能提供了一种新思路.