摘要：碲化铋基材料因具有优异的室温热电性能而得到广泛研究。但碲化铋具有本征脆性，如何制备柔性高热电性能碲化铋基材料成为热电领域的难点。本研究采用磁控溅射技术在聚酰亚胺（PI）衬底上沉积了Cu0.005Bi0.5Sb1.495Te3，成功制备了非（00l）层状取向柔性p型热电薄膜，并研究了磁控溅射工作气压对热电性能的影响。结果表明，在0.7 Pa磁控溅射工作气压下，由于晶粒尺寸大，结晶性高，迁移率提升，同时载流子浓度得到优化，达到5.78×1019 cm-3，室温功率因子（PF）达到1660 μW·m-1·K-2。此外，该薄膜具有优异的机械柔性，在弯曲半径为5 mm时，薄膜电阻率变化小于10%，在循环弯曲600次后，薄膜塞贝克系数变化小于5%。基于该柔性薄膜，设计并集成了由四个p型热电臂（5 mm×25 mm×767 nm）组成的柔性热电器件。在温差为30 K时，柔性热电器件的输出电压达到18.5 mV，功率密度达到44.80 μW·cm-2。基于该热电器件的触碰传感语言输出设计有望应用于语言辅助与人机交互应用。本研究为高性能柔性碲化铋基热电薄膜的磁控溅射制备与性能优化提供了重要参考。
文章目录
1 实验方法
1.1 热电薄膜的制备方法与器件集成
1.2 薄膜的表征
2 结果与讨论
2.1 相组成与微结构表征
2.2 热电性能
2.3 柔性薄膜器件性能
2.4 热电传感器的语言输出应用
3 结论
