共掺杂Cu、Sb后宽带隙Ga-Te基半导体的热电性能

摘要

Ga2Te5是P-型半导体，本征Ga2Te5具有很低的Seebeck系数和热导率。本次工作利用放电等离子烧结技术制备了Cu, Sb共掺杂的Ga2Te5基半导体化合物。物相分析表明，材料内部除主相Ga2Te5外，还有少量的Ga2Te3和Sb2Te3相。材料的带隙宽度Eg值从本征态的Eg∥=1.77 eV下降到1.50 eV。性能测试结果表明，共掺杂Cu、Sb元素后，Seebeck系数随温度从150 (V/K)升高到275 (V/K)，而电导率则从5.2×103（Ω-1.m-1）下降到2.4×103（Ω-1.m-1），大约比单晶Ga2Te5提高了近2~3个数量级。虽然杂相的存在会影响带隙宽度Eg值，但电学性能的极大改善与带隙宽度的下降密切相关。在631 K时，共掺杂Cu,Sb后Ga2Te5半导体化合物的最大热电优值（ZT）达到0.21。