Полупроводники

Термоэлектрические свойства пленок твердого раствора $p$-(Bi,Sb)$_2$Te$_3$ с учетом энергетической зависимости времени релаксации

Л. Н. Лукьянова, О. А. Усов, В. А. Данилов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Исследованы температурные зависимости термоэлектрических свойств в поликристаллических слоистых пленках топологических изоляторов $p$-Bi$_{0.5}$Sb$_{1.5}$Te$_3$, сформированных на подложках полиимида и слюды методами дискретного осаждения и термического испарения. Показано, что повышение термоэлектрической эффективности пленок $p$-Bi$_{0.5}$Sb$_{1.5}$Te$_3$ зависит от величины эффективного параметра рассеяния $r_\mathrm{eff}$, который определяет вид энергетической зависимости времени релаксации $\tau(E)$. Повышение эффективности до $Z_{max}$ = 4.5 $\cdot$ 10$^{-3}$ K$^{-1}$ при $T$ = 240 K наблюдается при оптимальных величинах параметра $r_\mathrm{eff}$ в отожженных пленках, сформированных дискретным осаждением на подложки из полиимида и слюды. Рост $Z$ в пленке на полиимиде определяется низкой теплопроводностью, а на подложке из слюды – увеличением параметра мощности за счет роста коэффициента Зеебека. Отклонение величин $r_\mathrm{eff}$ от оптимальных значений в неотожженных пленках на полиимиде при дискретном испарении приводит к снижению термоэлектрической эффективности до 3.75 $\cdot$ 10$^{-3}$ K$^{-1}$ при $T$ = 260 K из-за снижения электропроводности, несмотря на низкую теплопроводность.

Ключевые слова: халькогениды висмута и сурьмы, термоэлектрическая эффективность, топологический изолятор, параметр рассеяния.

Поступила в редакцию: 23.10.2024
Исправленный вариант: 03.11.2024
Принята в печать: 03.11.2024

DOI: 10.61011/FTT.2024.12.59603.289

Реферативные базы данных:

•