Thermoelektrischer Transport und Struktureigenschaften von dünnen Sb2Te3-Schichten bei der Prozessvariation in der Atomlagenabscheidung

Da die Menge an fossilen Brennstoffen begrenzt ist, rückt ein effizienter Umgang mit Energie und die Erschließung neuer Energiequellen verstärkt in den Blick der Öffentlichkeit. Aufgrund der bis heute noch geringen Effizienz (Wirkungsgrad) der thermoelektrischen Energiewandlung bei bereits industriell nutzbaren thermoelektrischen Materialien hat sich die Thermoelektrik bis heute nur in speziellen Anwendungsbereichen durchgesetzt. Eine wesentliche Steigerung der Effizienz im Vergleich zu den Bulk-Materialien versprechen jedoch die im Fokus aktueller Forschung stehenden nanostrukturierten Halbleitermaterialien. Eines der besten p-leitenden thermoelektrischen Materialien bei Raumtemperaturen ist Antimontellurid (Sb2Te3). Die im Rahmen dieser Studie untersuchten nanoskaligen Sb2Te3-Schichten (Dünnfilme) wurden mittels der Atomlagenabscheidung (ALD) hergestellt, welche eine homogene und konforme Abscheidung einzelner Atomlagen erlaubt. Beschrieben wird der Einfluss der Prozessparameter der ALD auf die Struktur, die Morphologie und die thermoelektrischen Transporteigenschaften der Sb2Te3-Schichten. Eine Variation der Prozesszeiten beeinflusst das Wachstum der nanoskaligen Schichten hinsichtlich Kristallitgröße und Oberflächenrauheit. Die thermoelektrische Charakterisierung umfasst die kombinierte Messung des Hall-Koeffizienten, des Seebeck-Koeffizienten und der elektrischen Leitfähigkeit.

Laurens Pudewill, M.Sc, wurde 1990 in Hamburg geboren. Sein Studium der Physik an der Universität Hamburg schloss der Autor im Jahre 2017 mit dem akademischen Grad des Master of Science erfolgreich ab. Bereits während des Studiums sammelte der Autor als studentische Hilfskraft der Forschungsgruppe "Multifunctional Nanostructures" am Institut für Nanostruktur- und Festkörperphysik in Hamburg umfassende Erfahrungen im Bereich der Atomlagenabscheidung und ist Mitautor von mehreren Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Thermoelektrik und der Quantenpunktstrukturen.