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PbTe热电材料辐射热传递性能的研究

作　者: 庄浩
导　师: 曹文田
学　校: 山东师范大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: PbTe 薄膜厚度反射膜退火真空蒸发
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

碲化铅（PbTe）是一种非常重要的Ⅳ-Ⅵ族窄带隙半导体化合物，其禁带宽度只有0.31eV，折射率高达5.5，具有独特的光学、电学和化学性能，在太阳能电池、红外探测器、光散射器以及3-30μm范围的半导体激光器方面有着广泛的应用。本论文在ITO玻璃衬底上制备了不同厚度的PbTe薄膜，然后相同厚度的PbTe薄膜上制备了膜厚不同的Ag和Cu反射膜，研究膜厚对样品的结晶性能、表面形貌、透射率和电阻率的影响；制备了Ag/PbTe薄膜然后对其进行退火处理，研究退火温度和退火时间对薄膜的影响。主要研究成果如下：1.用真空蒸发法和磁控溅射法制备了Ag/PbTe薄膜，并在退火炉中进行退火处理。研究了退火温度和退火时间对薄膜的结晶性能、表面形貌、透射率和电阻率的影响。研究结果如下：（1）在不同退火温度下退火20min，实验结果表明随着退火温度的升高，样品的结晶性能先降低后升高；样品表面先是变得比较平整，之后出现了岛状突起和花状聚集；薄膜透射率先增加后降低；薄膜电阻率先是急剧减小之后降幅变小。（2）在退火温度为980℃的条件下退火不同时间，随着退火时间的延长，样品的结晶性能先升高后降低；样品表面出现花状聚集，并且面积逐渐增大，最后趋于消失；薄膜的透射率先明显降低之后又有所升高；薄膜电阻率先是急剧减小之后又有小幅增大。2.利用真空蒸发法制备了不同厚度的PbTe薄膜，然后利用磁控溅射法在相同厚度的PbTe薄膜上制备了膜厚不同的Ag膜和Cu膜。研究薄膜厚度和反射膜厚度对样品的结晶性能、表面形貌、透射率和电阻率的影响。研究表明：（1）不同厚度的PbTe薄膜都具有明显的(200)择优取向，呈多晶结构，随着膜厚的增加，薄膜晶粒尺寸变大，结晶性能提高，表面粗糙度增加，红外吸收性能增强，电阻率线性减小。当薄膜厚度为3.5μm时性能最佳。（2）Ag/PbTe/ITO薄膜系统有明显的(200)择优取向呈多晶结构，红外透射光谱显示有几个并非PbTe本征吸收的吸收峰，分析结果显示，这些吸收峰是由于PbTe层上下界面之间发生干涉的原因，Ag反射膜厚度增加时透射率减小，当薄膜超过一定厚度范围时，透射率减小到零，随着Ag反射膜厚度的增加电阻率先急剧减小然后趋于平缓。（3）Cu/PbTe/ITO薄膜系统呈多晶结构，随着Cu膜厚度的增加红外吸收性能整体呈现出先增强后减弱的趋势，当Cu反射膜厚度为10nm时，薄膜的红外吸收特性最好，随着Cu反射膜厚度的增加电阻率小幅度减小。（4）相比较而言，添加了适当厚度的反射层会使PbTe的红外吸收强度有所增强，并且Ag反射膜要比Cu反射膜对样品红外吸收特性的改善更明显，实验制得的Ag反射膜厚度为30nm的样品具有最好的红外吸收特性。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-19
  第一节 PbTe 材料的基本性质  9-11
  第二节 PbTe 材料的应用  11-13
  第三节 PbTe 薄膜的制备方法及研究现状  13-17
  第四节论文选题依据及意义  17-19
第二章实验设备和测试方法  19-29
  第一节实验设备  19-22
  第二节实验中所需要的靶材及衬底处理方法  22-23
  第三节测试手段及工作原理  23-29
第三章 Ag/PbTe 薄膜的制备及退火  29-39
  第一节 Ag/PbTe 薄膜的制备及退火  29
  第二节退火温度对 Ag/PbTe 薄膜的影响  29-33
  第三节退火时间对 Ag/PbTe 薄膜的影响  33-37
  第四节本章小结  37-39
第四章吸收层厚度和反射膜厚度对 PbTe 薄膜性能的影响  39-51
  第一节样品的制备  39-40
  第二节薄膜厚度对 PbTe 薄膜性能的影响  40-43
  第三节 Ag 反射膜厚度对 PbTe 薄膜性能的影响  43-46
  第四节 Cu 反射膜厚度对 PbTe 薄膜性能的影响  46-48
  第五节本章小结  48-51
第五章全文总结  51-53
  第一节本论文的主要研究内容及成果  51-52
  第二节今后工作的建议  52-53
参考文献  53-59
论文作者在学期间发表的学术论文目录  59-61
致谢  61

PbTe热电材料辐射热传递性能的研究

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