Efface of Annealing in a Reduction Ambient on Thermoelectric Properties of the $(Bi,Sb)_{2}Te_{3}$ Thin Films Processed by Vacuum Evaporation

환원분위기 열처리가 $(Bi,Sb)_{2}Te_{3}$ 증착박막의 열전특성에 미치는 영향

Effects of annealing process in a reduction ambient on thermoelectric properties of the $(Bi,Sb)_{2}Te_3$ thin films prepared by thermal evaporation have been investigated. With annealing at $300^{\circ}C$ for 2 hrs in a reduction ambient(50% $H_2$+50% Ar), the crystallinity of the $(Bi,Sb)_{2}Te_3$ thin films were substantially improved with remarkable increase in the grain size. Seebeck coefficients of the $(Bi,Sb)_{2}Te_3$ thin films increased from$\sim90{\mu}V/K$ to $\sim180{\mu}V/K$ with annealing in the reduction ambient due to decrease in the hole concentration. Power factors of the $(Bi,Sb)_{2}Te_3$ thin films were remarkably improved for $5\sim16$ times with annealing in the reduction atmosphere. After annealing in the reduction ambient, a $(Bi,Sb)_{2}Te_3$ evaporated film exhibited a maximum power factor of $18.6\times10^{-4}W/K^{2}-m$.

환원분위기 열처리가 진공증착법으로 형성한 $(Bi,Sb)_{2}Te_3$박막의 열전특성에 미치는 영향을 연구하였다. 환원분위기(50% $H_2$ + 50% Ar)에서 $300^{\circ}C$의 온도로 2시간 유지하여 열처리함으로써 $(Bi,Sb)_{2}Te_3$박막의 결정성이 크게 향상되었으며 결정립 크기가 크게 증가하였다. 환원분위기 열처리에 의한 정공농도의 감소에 기인하여 $(Bi,Sb)_2Te_3$박막의 Seebeck계수가 열처리 전의 $\sim90{\mu}V/K$로부터 $\sim180{\mu}V/K$으로 증가하였다. 환원분위기 열처리에 의해 $(Bi,Sb)_{2}Te_3$ 박막의 출력인자(power factor)가 5배에서 16배 정도 향상되었으며, 환원분위기 열처리 후 $(Bi,Sb)_{2}Te_3$ 박막은 $18.6\times10^{-4}W/K^{2}-m$의 최대 출력인자를 나타내었다.