Point defect engineering and thermoelectric performance optimization of GeBi2Te4-based thin films
Abstract
GeBi2Te4基化合物作为Bi2Te3基化合物的衍生物，具有低晶格热导率和高热电性能潜力。缺陷结构调控是GeBi2Te4性能优化的有效途径，然而缺陷结构的实验表征及其影响电输运的机制仍需实验来揭示。为了解决这一难题，本研究采用分子束外延技术在Al2O3（000l）衬底上成功制备出高结晶质量的GeBi2Te4（000l）基薄膜，并开展了本征缺陷结构的实验研究。结果发现，增加Bi束流会抑制GeBi和TeBi反位缺陷的形成，导致电子浓度呈现先增加后降低的趋势。Bi束流达到0.075 Å/s时将实现从GeBi2Te4向GeBi4Te7的物相转变。此时，薄膜保持高的迁移率（48.2 cm2V-1s-1），同时获得高达1.35 × 105 Sm-1的电导率以及接近114 μVK-1的Seebeck系数。最终，GeBi4Te7薄膜在300 K和400 K分别获得了优异的功率因子，达1.3 mWm-1K-2和1.7 mWm-1K-2，是目前GeBi2Te4基材料体系报道的最好水平之一。本研究为GeBi2Te4基材料的结构调控和性能优化提供了新思路。
Fields of Study & Subjects
Advanced Thermoelectric Materials and Devices
Thermal properties of materials
Chalcogenide Semiconductor Thin Films
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 9
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- ZH