中国科学技术大学 工程科学学院, 近代力学系, 材料力学行为与设计重点实验室, 合肥 230026
PbTe在中温区热电材料中广受关注, 然而, n型PbTe因其较低的载流子浓度和复杂的能带结构, 其热电性能难以大幅提升。本研究通过分步式添加PbS、Sb2Se3组元以调控n型PbTe基体的热、电传输性能。研究发现, PbS与Sb2Se3组元可分别提升功率因子和降低热导率。通过扩大带隙、增加点缺陷、第二相弥散等途径可改善能带, 加剧散射, 从而有效提升热电优值ZT。其中(PbTe)0.94(PbS)0.05(Sb2Se3)0.01表现出最佳的热电性能, 700 K时ZT最大值为1.7, 且ZT平均值较PbTe基体显著提高, 这表明分步式双组元调控可为改善其它材料体系的热电性能提供技术途径。
1 浙江大学城市学院 信息与电气工程学院, 浙江 杭州 310015
2 浙江大学 物理系, 浙江 杭州 310027
3 中国科技大学 国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
利用同步辐射光电子能谱技术研究了低Sr组分时Pb1-xSrxTe薄膜能带的移动规律,并计算了Pb1-xSrxTe/PbTe异质结中导带帯阶所占比率.当不考虑应力时,该异质结界面导带带阶比率Qc=ΔEC/ΔEg=0.71.当考虑应力时,PbTe能带发生L能谷与O能谷的劈裂,其导带带阶比率分别为QLC=0.47和QOC=0.72.Pb1-xSrxTe/PbTe异质结界面具有类型Ⅰ的能带排列结构,这说明Pb1-xSrxTe/PbTe型量子阱或量子点对电子与空穴都有较强的限制能力.该异质结能带帯阶的精确测量有利于该类三元系半导体异质结在中红外光电器件的研发和应用中发挥重要作用.
同步辐射光电子能谱 PbTe/Pb1-xSrxTe异质结 能带带阶 photoelectron spectroscope PbTe/Pb1-xSrxTe heterostructure band offset
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
讨论了大气探测红外分光辐射计第1光谱通道超窄带滤光片的研制情况。采用富碲碲化铅材料作为高折射率膜层材料，通过控制沉积速率、沉积温度、真空度等工艺参数，镀制的膜层具有小的自由载流子浓度，整个膜系具有低的光吸收和高的透射能量。研制出入射光束半锥角Φ为18°时，中心波长14.95 μm、带宽0.065 μm、相对带宽小于0.5%的长波CO2超窄带滤光片。该超窄带滤光片已实现空间应用5年，在天气预报数据获取中工作稳定。
薄膜 窄带滤光片 中心波长 碲化铅
1 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
3 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
利用自主的分子束外延(MBE)技术在CdZnTe(111)基底上生长PbTe半导体探测器材料, 通过在PbTe薄膜上沉积In2O3透明导电薄膜、ZnS绝缘保护层和In薄膜做电极, 制成PbTe结型中红外光伏探测器．在77 K温度下, 器件响应波长为1.5～5.5 μm, 实验测量的探测率为2×1010 cm·Hz1/2W-1, 由R0A值计算的探测器峰值探测率达到4.35×1010 cm·Hz1/2W-1．随着温度的升高, 截止波长发生蓝移, 探测率降低．分析了影响探测器探测率和R0A值的主要因素．
光伏探测器 中红外 PbTe PbTe photovoltaic detector mid-IR
1 浙江大学物理系, 浙江 杭州 310027
2 浙江工业大学之江学院理学系, 浙江 杭州 310024
PbTe/CdTe 量子阱是一类新型异系低维结构材料,实验观察到具有强的室温中红外光致发光现象。建立了理论模型,计算了PbTe/CdTe量子阱的自发辐射率和光学增益。模型中量子阱分立能级的计算采用 k·p包络波函数方法和有限深势阱近似,考虑了PbTe能带结构的各项异性和阱层中应变对能级的影响。计算了PbTe/CdTe量子阱自发辐射谱与带间弛豫和注入载流子浓度间的依赖关系,计算结果与实验观察到的光致发光峰相符合。自发辐射谱线峰位随着注入载流子浓度的增加而出现蓝移,当载流子浓度从2×1017 cm-3增加到2.8×1018 cm-3,基态发射峰从372 meV蓝移到397 meV,而第一激发态发射峰蓝移量为15 meV。上述蓝移现象是由载流子与载流子及载流子与声子间的相互作用引起的。与PbTe体材料相比,PbTe/CdTe量子阱结构具有更高的增益强度(提高近15倍)和更宽的增益区,因而该体系可能是实现室温连续工作的中红外激光器的理想材料。
Ⅳ-Ⅵ半导体光学 PbTe/CdTe量子阱 包络波函数 自发辐射
对由富碲(<1mol.%)碲化铅晶体材料热蒸发制备的薄膜进行了表征.结果表明:薄膜是多晶的,具有NaCl型晶体结构,表面晶粒分布均匀,在膜层的深度方向约170 nm内富碲的组分均匀分布.对比薄膜表面抛光前后的中红外光学常数表明表面散射对薄膜光学性质的影响极小.
富碲碲化铅薄膜 晶体结构 表面元素深度分布 光学常数 表面散射 Te-rich PbTe films crystal structure surface depth profile of elements optical constants surface scattering
