1 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京新能源材料与技术重点实验室,北京 100083
2 清华大学材料学院, 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100084
3 山东农业大学化学与材料科学学院,泰安 271018
SnS由低毒、廉价、高丰度的元素组成, 在热电研究领域受到广泛关注。采用机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)工艺制备了n型SnS1-xClx(x=0, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06)多晶块体热电样品, 并研究了Cl-掺杂量对SnS物相、微观结构以及电热输运性能的影响。结果表明: Cl-的引入会提高电子浓度, 使SnS由本征p型转变为n型半导体。随着Cl-掺杂量的增加, n型SnS半导体室温下的霍尔载流子浓度从6.31×1014 cm-3 (x=0.03)增加到7.27×1015cm-3 (x=0.06)。x=0.05样品在823 K取得最大的电导率为408 S·m-1, 同时具有较高的泽贝克系数为-553 μV•K-1, 使其获得最大功率因子为1.2 μW·cm-1·K-2。Cl-的掺入会引入点缺陷, 散射声子, 使晶格热导率κlat由0.67 W·m-1·K-1(x=0)降至0.5 W·m-1·K-1 (x=0.02)。x=0.04样品在823 K获得了最大ZT为0.17, 相比于x=0样品(ZT~0.1)提高了70%。
SnS Cl-doped n-type semiconductor thermoelectric properties SnS Cl掺杂 n型半导体 热电性能
1 西南交通大学 超导与新能源研究开发中心，材料先进技术教育部重点实验室， 成都610031
2 新南威尔士大学 材料科学与工程学院，悉尼2052
在酸性溶液中利用恒电位沉积法在导电玻璃(ITO)上沉积Cu2O薄膜，并以KCl为添加剂对其进行掺杂，采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段研究了氯掺杂对Cu2O表面形貌和晶体结构的影响。紫外-可见吸收光光谱确定得到的Cu2O和Cl掺杂Cu2O(Cu2O-Cl)样品的禁带宽度分别为1.98和1.95eV。根据表面光电压谱和相位谱，掺杂前后的Cu2O均为n型，Cu2O-Cl有更强的表面光电压响应。场诱导表面光电压谱结果表明未掺杂Cl的Cu2O在加负偏压时易形成反型层；氯离子的掺杂引入杂质能级可以提高n型导电性。光电化学性能测试发现，以Cu2O、Cu2O-Cl为光阳极组成的光化学太阳电池，在大气质量AM 1.5G、100mW/cm2标准光强作用下光电转换效率分别为0.12%和0.51%。
Cl掺杂 表面光电压谱 相位谱 光电化学性能 Cu2O Cu2O Cl-doped surface photovoltage spectrum phase spectrum photoelectrochemical property
1 西南交通大学 材料先进技术教育部重点实验室, 成都610031
2 西部超导材料科技股份有限公司,西安 710018
3 新南威尔士大学 材料科学与工程学院, 悉尼 2052
采用电化学沉积法在酸性电解液中制备n型Cu2O薄膜, 并对其进行Cl掺杂, 制备Cu2O-Cl结构。然后利用连续离子吸附法在样品薄膜上复合PbS量子点。通过SEM和UV-vis对样品进行表征, 并对样品的光电化学性能进行了测试。结果表明, 未掺杂的Cu2O对PbS量子点的吸附能力较强一些, 经PbS敏化后的样品在太阳光谱的吸收拓展到了近红外区, PbS/Cu2O和PbS/Cu2O-Cl复合结构的光电化学性能均有所增加, 尤其是短路电流密度。PbS复合后的样品转换效率最高仅为0.67%, 主要原因是两者能级的不匹配, 形成异质结时引入界面态, 得不到理想的转换效率。
Cl掺杂 异质结 光电化学性能 Cu2O Cu2O Cl doped PbS PbS heterostructure photoelectrochemical
