[發明專利]一種單晶硒化錫熱電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201910389990.5
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110172735B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 斯劍霄;陳子潔;申彤;李康銀
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B23/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 董德

本發明涉及一種單晶硒化錫熱電薄膜及其制備方法，屬于熱電材料領域。本單晶硒化錫熱電薄膜制備方法，包括以下步驟：取襯底，置于清洗液中超聲清洗10min，清洗后在60?150℃下烘干2h，取出自然冷卻；將處理后的襯底放入到旋涂機上，對襯底表面滴加分散液，旋甩10?60s，旋甩后將襯底取出，在200℃下烘干5?10min，得到緩沖層襯底；取硒化錫濺射靶材和制得的緩沖層襯底放入高真空多功能磁控濺射鍍膜儀，抽真空，對緩沖層襯底加熱，通入惰性氣體，進行濺射20?60min得到單晶硒化錫熱電薄膜。本發明制備方法的有益效果是制備過程簡單，制得的單晶硒化錫熱電薄膜單晶性好，功率因子高。

技術領域

本發明屬于熱電材料領域，具體涉及一種單晶硒化錫熱電薄膜及其制備方法。

背景技術

熱電材料是一種利用固體材料的載流子和聲子的相互作用和輸運特性，實現熱能與電能之間直接地相互轉換的功能材料，基于熱電材料的溫差發電技術，可以直接將廢熱直接轉化為電能，提高了能源的使用效率。利用熱電材料制成的熱電制冷機具有機械壓縮制冷機難以媲美的優點：尺寸小、質量輕、無任何機械轉動部分，工作無噪聲，無液態或氣態介質，不存在污染環境的問題，可實現精確控溫，響應速度快，器件使用壽命長。在環境污染和能源危機日益嚴重的今天，熱電材料是一種有著廣泛應用前景的材料。

SnSe材料熱電性能在單晶和多晶塊體材料中，通過對其層狀結構調控實現了熱電性能的顯著提高。但同時發現SnSe塊體材料的層狀結構調控受到制備工藝復雜，材料機械性能差等諸多方面的限制。薄膜材料由于在層狀結構調控方面具有更強的操控性和更顯著的量子尺度效應。目前制備SnSe薄膜的方法有熱蒸發、脈沖激光沉積、化學氣相沉積等，但是這些方法普遍存在制備工藝復雜、產量低、成本高、能耗大等缺點，且制備出的是多晶薄膜、性能不高，不適用于大規模工藝生產和應用

發明內容

本發明為了解決上述技術問題提供及一種單晶硒化錫熱電薄膜及其制備方法，制備過程簡單，參數控制和優化更加容易，生產周期更短，成本更低，產量更高，而且制得的單晶硒化錫熱電薄膜單晶性好，功率因子高。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種單晶硒化錫熱電薄膜制備方法，包括以下步驟：

S1、取襯底，置于清洗液中超聲清洗10min，清洗后在60-150℃下烘干2h，取出自然冷卻；

S2、將步驟S1中處理后的襯底放入到旋涂機上，對襯底表面滴加0.3-1mL分散液，以0-4000r/min轉速旋甩10-60s，旋甩后將襯底取出，在200℃下烘干5-10min，得到緩沖層襯底；

S3、取硒化錫濺射靶材放入高真空多功能磁控濺射鍍膜儀沉積腔的靶臺上，再將步驟S2制得的緩沖層襯底放入高真空多功能磁控濺射鍍膜儀沉積腔的樣品臺上，抽真空，對緩沖層襯底加熱，通入惰性氣體，進行濺射20-60min，得到單晶硒化錫熱電薄膜。

本發明制備方法的有益效果是：本制備方法更加簡單，參數控制和優化更加容易，生產周期更短，成本更低，產量更高，而且制得的單晶硒化錫熱電薄膜單晶性好，功率因子高，大大提高了單晶硒化錫熱電功率因子。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述步驟S1中的所述襯底為普通玻璃、云母和硅片中的一種。

采用上述進一步方案的有益效果是：襯底適用選取范圍廣，利于進行大量制造。

進一步，所述步驟S1中的所述清洗液為無水乙醇和去離子水中的一種或任意兩種的混合物。

采用上述進一步方案的有益效果是：能夠有效去除油污和雜質。

進一步，所述步驟S2中的所述分散液為1-5mg/mL的氧化石墨烯分散液。

采用上述進一步方案的有益效果是：分散效果更好。