Abstract
Thermoelectric bismuth telluride thin films were prepared on $SiO_{2}$/Si substrate with co-sputtering of bismuth and tellurium targets. The effects of deposition temperature on surface morphology, crystallinity and electrical transport properties were investigated. Hexagonal crystallites were clearly visible at the surface of films deposited above $290 ^{\circ}C$. Change of dominant phase from rhombohedral $Bi_2Te_3$ to hexagonal BiTe was confirmed with X-ray diffraction analysis. The deviation from stoichiometric composition at high deposition temperature resulted in the change of structural and electrical characteristics. Seebeck coefficients of all samples have negative value, indicating the prepared $Bi_XTe_Y$ films are n-type thermoelectric. Optimum of Seebeck coefficient and power factor were obtained at the deposition temperature of $225 \^{circ}$C (about -55 $\mu$V/K and $3\times10^{-4}$ W/$k^{2}$m, respectively). Deterioration of thermoelectric properties at higher temperature.
비스무스와 텔루리움 타겟을 co-sputtering하여 열전특성을 지닌 비스무스 텔루라이드($Bi_2Te_3$) 박막을 제조하고, 증착온도에 따른 표면형상, 결정성, 그리고 전기적 특성의 변화를 조사하였다. 표면온도가 $290^{\circ}C$ 이상일 때, 박막의 표면에서 육각형상의 결정이 뚜렷이 관찰되었으며, X선 회절분석을 통하여 높은 증착온도에서 박막의 주된 구성물질이 rhombohedral 구조의 $Bi_2Te_3$ 결정상에서 hexagonal 구조의 BiTe 결정상으로 변하는 것을 확인하였다. 높은 증착온도에서 제조된 박막의 조성이 $Bi_2Te_3$의 화학양론비에서 벗어남으로 구조적 변화와 함께 전기적 특성도 변한다는 사실을 알 수 있었다. 제조된 비스무스 텔루라이드 박막의 열전특성을 파악하기 위해 제벡계수(Seebeck coefficient)를 측정하였다. 모든 시편이 n타입의 열전박막임을 확인하였으며, 증착온도 약 $225^{\circ}C$에서 열전특성의 최적값 (제벡계수: -55 $\mu$V/$K^{2}$, 열전성능인자: $3\times10^{-4}$ W/$k^{2}$m)이 얻어졌다. 그 이상의 온도에서 나타나는 열전 특성의 저하는 텔루리움의 증발에 따른 $Bi_{2}$$Te_{3}$ 열전박막의 텔루리움 함량 부족과 그에 따른 BiTe 결정상의 발생으로 이해된다.
