溅射沉积掺Ag的SnSe薄膜的微结构和热电性能

李贵鹏¹，宋贵宏¹，胡方¹，杜昊²，尹荔松³

1. 沈阳工业大学材料科学与工程学院2. 中国科学院金属研究所材料表面工程研究部3. 五邑大学智能制造学部

摘 要：使用粉末烧结SnSe合金靶高真空磁控溅射制备掺杂Ag的SnSe热电薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）等手段分析薄膜的相组成、表面形貌、截面形貌、微区元素含量和元素分布,利用塞贝克系数/电阻分析系统LSR-3测量沉积薄膜的电阻率和Seebeck系数,研究了不同Ag含量SnSe薄膜的热电性能。结果表明,采用溅射技术可制备出正交晶系Pnma结构的SnSe相薄膜,掺杂的Ag在薄膜中生成了纳米Ag3Sn。与未掺杂Ag相比,掺杂Ag的SnSe薄膜其电阻率和Seebeck系数（绝对值,下同）明显减小。并且在一定掺杂范围内,掺杂Ag越多的薄膜电阻率和Seebeck系数越小。未掺杂Ag的SnSe薄膜样品,其Seebeck系数较大但是电阻率也大,因此功率因子较小。Ag掺杂量（原子分数）为7.97%的样品,因其Seebeck系数绝对值较大而电阻率适当,280℃时的功率因子最大(约为0.93 mW·m^-1·K^-2),比未掺杂Ag的样品(PF=0.61 m W·m^-1·K^-2)高52%。掺杂适量的Ag能提高溅射沉积的SnSe薄膜的热电性能（功率因子）。

关键词：材料表面与界面;热电材料;SnSe薄膜;掺杂Ag;Seebeck系数;电阻率;Ag3Sn相;