Size effects and thermoelectric properties of Bi0.98Sb0.02 thin films

Abstract

The room-temperature dependences of thermoelectric properties (the Seebeck coefficient S, the electrical conductivity σ, the Hall coefficient RH, and the thermoelectric power factor P = S2·σ) on the thickness (d = 5 - 250 nm) of the Bi0.98Sb0.02 solid solution thin films grown on mica substrates by thermal evaporation in vacuum from a single source were obtained. It is shown that the monotonic component of the σ(d) dependence is well described within the framework of the Fuchs-Sondheimer theory for the classical size effect. The presence of an oscillating component in the d-dependences of σ, S, RH and S2·σ is attributed to the manifestation of the quantum size effect, and the experimentally determined period of quantum oscillations Δd = 45 ± 5 nm is in good agreement with the Δd value calculated theoretically within the framework of the model of an infinitely deep potential well. Bibl. 77, Fig. 1.При кімнатній температурі отримано залежності термоелектричних властивостей (коефіцієнта Зеєбека S, електропровідності σ, коефіцієнта Холла RH і термоелектричної потужності P =S2·σ) від товщини (d = 5 - 250 нм) тонких плівок твердих розчинів Bi98Sb2, вирощених на підкладках зі слюди методом термічного випаровування у вакуумі із одного джерела. Показано, що монотонна складова залежності σ(d) добре описується в рамках теорії Фукса-Зондгеймера для класичного розмірного ефекту. Виявлена осцилююча складова d-залежностей σ, S, RH та S2·σ пов'язується з проявом квантового розмірного ефекту, і визначений експериментально період квантових осциляцій Δd = 45 ± 5 нм добре узгоджується зі значенням Δd, теоретично розрахованим в рамках моделі нескінченно глибокої потенційної ями. Бібл. 77, рис. 1При комнатной температуре получены зависимости термоэлектрических свойств (коэффициента Зеебека S, электропроводности σ, коэффициента Холла RH и термоэлектрической мощности P=S2σ) от толщины (d = 5 - 250 nm) тонких пленок твердых растворов Bi98Sb2, выращенных на подложках из слюды методом термического испарения в вакууме из одного источника. Показано, что монотонная составляющая зависимости σ(d) хорошо описывается в рамках теории Фукса-Зондгеймера для классического размерного эффекта. Обнаружена осциллирующая составляющая d-зависимостей σ, S, RH и S2σ связывается с проявлением квантового размерного эффекта, и определенный экспериментально период квантовых осцилляций Δd = 45 ± 5 нм хорошо согласуется со значением Δd, теоретически рассчитанным в рамках модели бесконечно глубокой потенциальной ямы. Библ. 77, рис. 1.