Power factor enhancement in magnetron sputtered bismuth telluride thermoelectric thin films by stress reduction
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Le résumé fourni par la source
The layered structure of bismuth telluride affords greater flexibility for stress manipulation, which has emerged as a promising approach to modulating thermoelectric (TE) properties of thin films. Herein, high-quality Bi 2 Te 3 thin films are prepared by the one-step magnetron sputtering, showing considerable potential in large-scale fabrication. By simply tilting the incident angle α , the TE performance of the as-prepared films can be significantly improved. Notably, the presence of massive intragranular defects helps to decrease the macroscale stress stored by the momentum of sputtered atoms. Benefiting from this stress reduction, the carrier concentration and effective mass are simultaneously enhanced, leading to increased electrical conductivity with limited changes to Seebeck coefficient. Consequently, the power factor of Bi 2 Te 3 thin films shows about 100% enhancement (14.9 μW·cm –1 ·K –2 @523 K) when the Δ α / α 0 increases up to 10%. This study demonstrates TE enhancement in thin films via controlled stress reduction, establishing a transferable framework for stress engineering across diverse material platforms. • Effective stress reduction is achieved via a single one-step magnetron sputtering method. • Role of intragranular defect formation in stress reduction investigated, offering deeper insight into stress regulation. • Ground rule between stress reduction and band structure is investigated, explaining enhanced thermoelectric response. • PF increased ∼100% over the unoptimized, ranking at leading level among existing magnetron sputtered Bi 2 Te 3 films.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Power factor enhancement in magnetron sputtered bismuth telluride thermoelectric thin films by stress reduction
- Date Crossref
- 01/07/2026
- Éditeur
- Elsevier BV
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Tsinghua University Department of Precision Instrument pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Tohoku University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Liverpool Department of Materials pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Materials Science and Engineering State Key Laboratory of New Ceramic Materials pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Ltd Guangxi Pilot Free Trade Zone Jianju Technology Co. pays non établi dans la noticeEntreprise
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Graduate School of Engineering Department of Applied Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Department of Precision Instrument — Tsinghua University, Tohoku University et Department of Materials — University of Liverpool, avec 3 autres affiliations.
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