Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Zn-Sb tyndfilm

CEM oplevede et gennembrud med syntesen af materialerne ZnSb og Zn4Sb3 som tyndfilm. Tyndfilmene udviste exceptionelle TE-egenskaber og var – i modsætning til ”bulk” prøver – termisk stabile.

CTEC implementerer Zn-Sb tyndfilm i nye anvendelser, men forfølger også forbedring i deres ydeevne. I tyndfilm kan varmeledningsevnen reduceres uden at påvirke termokraften. ZnSb er særlig attraktiv som tyndfilm da den har en høj termokraft, men i et ”bulk” materiale degraderes zT (”figure of merit”) af en for høj varmeledningsevne. Tilsvarende, for ZnSb, fører dotering med Ag til øget termokraft, og dotering mad Cu, Sn, Cd eller Ge kan også bruges til at optimere ladningsbærerkoncentrationerne.

En central udfordring i produktionen af tyndfilm på stor skala er tilvirkningen af gode sputtering-targets. Fra produktionsvinklen vil man foretrække at bruge et enkelt target (hellere end co-sputtering) og udvikling af metoder til at opnå dette er derfor et prioriteret studium.

Til venstre ses et såkaldt sputtering kammer. I kammeret opvarmes argon-gas under meget lavt tryk til så høje temperaturer, at det bliver til et plasma. Plasmaet er så varmt, at de yderste elektroner forlader deres atomer, og disse positivt ladede atomer (ioner) og frie elektroner bevæger sig frit rundt mellem hinanden. Ionerne accelereres vha. en elektrisk spænding mod et target, hvilket får en lille smule af dette til at fordampe. Target sidder på en såkaldt magnetron, som består af en ringformet magnet. Dette resulterer i bedre udbytte. Under target placeres et substrat på en varmeplade. De fordampede grundstoffer fra target vil fortættet på substratet, og ved at styre temperaturen kan man styre både forholdet mellem de forskellige grundstoffer samt hvilket materiale, der dannes. Til højre er vist et elektronmikroskopi-billede af en ca. 600 nm tyk film. Filmen, som ses helt til højre, er af høj kvalitet og fremstår helt blank. Dette er illustreret ved spejlbilledet af Professor Bo B. Iversen, som er fotograferet vha. filmen.