单晶碲化锑纳米材料

单晶碲化锑(Sb2Te3)纳米带

        碲化锑(Sb2Te3)是一种具有较高热电优值(ZT)的热电材料。理论预测与实验检验的结果已经表明将热电材料纳米化可以成为一种使ZT值成倍增长的很有希望的策略。这主要是由于纳米化后可以提高材料的电子态密度和增加声子散射或降低晶格热导率。准纳米尺寸的一维碲化物纳米材料已经被预测将会拥有更高的ZT 值,甚至可能是二维量子井的几倍高。基于此,我们设计合成了碲化锑纳米带和纳米片,相关结果已发表在J. Am. Chem. Soc.Adv. Mater.期刊上。

        通过一种新颖简便的表面活性剂辅助的水热方法合成了首例单晶Sb2Te3纳米带。选用碲氢化钠水溶液作为碲源,使产物形貌均一,也防止了杂质单质碲的产生。酒石酸的引入,确保了溶液中大量锑离子的存在。纳米带的长度约为200 µm,宽度1-3 μm,厚度100 nm。表面活性剂AOT在反应过程中对于控制产物的形貌起到了重要作用。我们相信这种合成路线可以为获得其他低维碲化物半导体纳米材料提供很好的途径。通过组装或掺杂的方式进一步优化Sb2Te3纳米带的热电性能可能会产生更为新颖的热电材料或更实用的器件。

        碲化锑(Sb2Te3)纳米片的直径为1-2 μm,厚度为80 nm 左右。反应原料碱的类型、反应温度和反应时间都对获得碲化锑纳米片的形貌和纯度都有重要影响。这种合成路线可以为获得其他低维碲化物半导体纳米材料提供很好的途径。通过高纯碲化锑纳米片热电膜的I-V曲线计算出热电膜的电阻约为430 Ω,计算出的电导率为110 Ω-1m-1,低于体相材料。热电材料的性能可以用Seebeck系数来评价,室温下高纯碲化锑纳米片的Seebeck系数约为125μVK-1,约为体相材料的1.6倍,并且比其它Te化合物的Seebeck系数都高,优异的热电性能为其应用奠定了基础。通过组装或掺杂的方式进一步优化Sb2Te3纳米材料热电性能可能会产生更为新颖的热电材料或更实用的器件。

碲化锑(Sb2Te3)纳米片

碲化锑(Sb2Te3)纳米片薄膜器件的热电性质