Термоелектричні властивості кристалів плюмбум телуриду (стр. 7 из 9)
Зростання холлівської рухливості носіїв заряду плівок РbТе під час відпалу у вакуумі (табл. 3.1) пов'язане із покращанням їх структурних характеристик.
3.3. Кисень і термоелектричні властивості плівок
Важливим фактором, що впливає на комплекс фізичних властивостей є адсорбція атмосферного кисню поверхнею плівок [5,16]. Встановлено , що в окремих випадках кисень значно покращує термо-е.р.с. плівок плюмбум телуриду. Для пояснення цього явища пропонується модель розсіювання носіїв на потенціальних бар'єрах[8,9]. Внаслідок селективного розсіювання на бар'єрах, електрони з енергією меншою за енергію Фермі не приймають участі в явищах переносу. Високо енергетичні носії зберігають довжину вільного пробігу таку ж, як у бездефектному кристалі, тобто проходять через бар'єри. При цьому питома електропровідність (
) дещо зменшується, а коефіцієнт термо-е.р.с. ( 
)повинен зростати. Оскільки термоелектрична добротність пропорційна квадрату термо-е.р.с. (Z= 
/ 
, де - коефіцієнт теплопровідності), то слід чекати значного покращення термоелектричних характеристик матеріалу. Оптимізм такого підходу підсилюється ще і тим, що бар'єрні структури інтенсивно утворюються в дисперсних плівках, що веде до зменшення ще й коефіцієнта теплопровідності [17]. 
Рис. 3.8. Температурна залежність концентрації носіїв струму (а-п), їх рухливості (а-
), термо-е.р.с. (б- 
), питомої електропровідності (б- 
), термоелектричної потужності (в- 
), термоелектричної добротності (в-Z) та безрозмірної термоелектричної добротності (в-ZT) плівок n-РbТе [17].Тонкі плівки плюмбум телуриду вирощували з парової фази методом гарячої стінки [4]. Осадження пари здійснювали на свіжі сколи {0001} слюди-мусковіт. Температура випарника складала Тв=820 К, стінок камери Тс=850 К, підкладок ТП=400-600 К. Швидкість росту плівок була ~5 нм с1, а їх товщина 1-2 мкм [17 ].
Вирощені плівки витримували в атмосфері кисню при різному тиску P
(10 2 -10 3) Па , а також піддавалися наступній термічній обробці у вакуумі при ~ 600 К. 
Рис. 3.9. Залежність термо-е.р. с (
), питомої електропровідності ( 
) та термоелектричної потужності ( 
) плівок РbТе від тиску кисню [17].Термоелектричні властивості плівок визначалися компенсаційним методом у постійних електричних і магнітних полях. Коефіцієнт термо-е.р.с, крім того, вимірювали термозондом. Коефіцієнт теплопровідності плівок визначали згідно методики [6].
Тонкі плівки характеризувалися мозаїчною структурою з величиною блоків 0,02-0,3мкм і орієнтацією (111) [3] РbТе (0001)
слюди. Тип провідності плівок та концентрація носіїв задавалися температурою підкладок та парціальним тиском халькогену в зоні конденсації.Типові температурні залежності термоелектричних параметрів плівок п-РbТе наведені на рис. 3.8. Зміну електричних властивостей плівок при витримці в атмосфері кисню демонструють криві на рис. 3.9, а при наступному відпалі у вакуумі - рис. 3.10.
Температурні залежності термоелектричних параметрів (рис. 3.8) є типовими для "товстих" плівок п-РbТе [1]. Видно, що із підвищенням температури до 250 К має місце незначне зростання концентрації електронів (рис. 3.8, а-п). Збільшення концентрації носіїв при температурах більших за 250 К (рис. 3.8, а-n) пов'язане із зростанням внеску власних носіїв у явища переносу. Рухливість носіїв у всьому температурному інтервалі має чітко виражену тенденцію до спадання (рис.3.8, а-
). Коефіцієнт термо-е.р.с. при цьому росте (рис. 3.8, 6- 
), а питома електропровідність монотонно зменшується (рис. 3.8, 6- 
). Термоелектрична потужність ( 
)плівок п-РbТе - крива із чітко вираженим максимумом (рис.3.8, в- ). Температурні залежності термоелектричної добротності (Z) та безрозмірної добротності (ZT) характеризуються тенденцією до насичення (puc.3.8,в-Z,ZT).При витримці плівок я-типу в атмосфері кисню із збільшенням його тиску питома електропровідність спочатку зменшується, а термо-е.р.с. зростає (рис.3.9-
, 
). Потім термо-е.р.с змінює свій знак, досягає максимуму і при зміні тиску 02 майже до атмосферного спадає (рис.3.9- ). Зауважимо, що коефіцієнт термо-е.р.с. витриманих у кисню плівок п-РbТе аномально великий і досягає понад 103мкВ К-1 (рис. 3.9-а). Термоелектрична потужність 
маючи максимуми при 0,1 Па і 1,1 Па загалом зменшується (рис.3.9- ).У процесі відпалу "окислених" плівок у вакуумі має місце зростання концентрації електронів (рис. 3.10, а-n) і їх рухливості (рис. 3.10, а-
). Питома електропровідність як і термоелектрична потужність при цьому зростають (рис.3.10, 6- ; 3.10, в- ). Коефіцієнт термо-е.р.с після початкового деякого зростання переважно зменшується (рис. 3.10, б- ).Експериментальні результати можна пояснити беручи до уваги те, що кисень діє як домішка, зв'язуючи на поверхні вільні та валентні електрони з об'єму зразка. При цьому всі енергетичні рівні напівпровідника викривляються таким чином, що рівень Фермі наближається до валентної зони і біля вільної поверхні утворюється область просторового заряду, збіднена електронами [11, 18]. Крім того, внаслідок сильно розвинутої у плівках мозаїчної структури в області границь зерен утворюються потенціальні бар'єри, які також змінюють енергетику поверхні, селективно впливаючи на носії заряду. Відзначені моделі, як показано в роботах [7,8], дають можливість кількісно оцінити зміни термоелектричних параметрів напівпровідникового матеріалу при адсорбції його поверхнею кисню і добре пояснюють експериментальні результати (рис.3.9, 3.10).
Рис. 3.10. Залежність концентрації (а-n), рухливості (а-
) носіїв, термо-е.р.с. (б- 
), питомої електропровідності (б- 
) та термоелектричної потужності витриманих у кисні плівок РbТе від часу їх термічного відпалу вакуумі [17].Вакуумний відпал насичених киснем плівок приводить до часткової десорбції кисню з поверхні. Це і обумовлює зростання концентрації електронів (рис. 3.10, а-п). Звуження при цьому областей просторового заряду на границях кристалітів і зменшення висоти потенціальних бар'єрів є причиною зростання рухливості носіїв (рис. 3.10, а-
).Таким чином, проведено експериментальне дослідження впливу кисню на термоелектричні властивості тонких плівок РbТе n -типу. Показано, що адсорбція поверхнею плівок кисню і утворення потенціальних бар'єрів на границі кристалітів ведуть до аномально високих значень термо-е.р.с. та зростання термоелектричної потужності
3.4. Зміна термоелектричних властивостей плівок при радіаційному опроміненні