5. Cấu trúc của luận văn
3.2.1. dẫn điện, nồng độ hạt tải của đơn tinh thể SnSe
Đơn tinh thể SnSe sau khi chế tạo được tiến hành khảo sát tính chất nhiệt điện bằng hệ đo TPMS ở dải nhiệt độ từ 30 K đến 400 K. Hình 3.3 (a) mô tả độ dẫn điện của đơn tinh thể SnSe theo nhiệt độ. Độ dẫn điện của vật liệu tăng theo nhiệt độ là đặc trưng của vật liệu bán dẫn. Chú ý rằng, đóng góp chính vào độ dẫn điện của vật liệu là nồng độ hạt tải và độ linh động của hạt tải.
𝜎 = 1
𝜌= 𝑛𝑒𝜇 (3.1)
: là độ dẫn điện của vật liệu
: là điện trở suất n: là nồng độ hạt tải e: là điện tích nguyên tố
: là độ linh động của hạt tải
Sự cạnh tranh giữa việc tăng lên của nồng độ hạt tải và giảm độ linh động theo nhiệt độ là nguyên nhân của những thăng dán của độ dẫn điện vật liệu trong dải nhiệt độ được khảo sát.
Ảnh hưởng của nồng độ hạt tải theo nhiệt độ của đơn tinh thể SnSe được tính toán từ kết quả đo hiệu ứng Hall thông qua biểu thức:
VH
I = 1
nedH (3.2)
Trong đó:
VH: là hiệu điện thế Hall I: là dòng đặt vào mẫu
n: là nồng độ hạt tải e: là điện tích nguyên tố d: là độ dày của mẫu H: là cường từ trường
Hình 3.3. (a) Độ dẫn điện phụ thuộc vào nhiệt độ, (b) Nồng độ hạt tải của đơn tinh thể SnSe
khoảng từ 300 đến 400 oC của đơn tinh thể SnSe. Nồng độ hạt tải vào khoảng 51015 cm3 ở nhiệt độ phòng và tăng lên khoảng 31016 cm3 ở 400 oC.
Hình 3.4. Hệ số Seebeck phụ thuộc vào nhiệt độ của đơn tinh thể SnSe
Hệ số Seebeck của vật liệu được xác định bằng điện thế sinh ra ở hai đầu của một thanh vật liệu khi độ chênh lệch nhiệt độ tại hai đầu đó là 1 độ. 𝑆 =
∆𝑉
∆𝑇 (𝑉/𝐾). Trong vật liệu hệ số Seebeck phụ thuộc nhiều vào nồng độ và độ
linh động của hạt tải. Thông thường khi nồng độ hạt tải tăng thì hệ số Seebeck sẽ giảm. Tuy nhiên trong bán dẫn nhiều khi yếu tố quyết định chính cho hệ số Seebeck lại là độ linh động của hạt tải. Do đó, nhiều trường hợp ta quan sát được hệ số Seebeck tăng lên cùng với sự tăng của nồng độ hạt tải. Hình 3.4 thể hiện hệ số Seebeck của đơn tinh thể SnSe theo nhiệt độ. Sự tăng lên của Seebeck theo nhiệt độ như quan sát trên hình 3.4 có thể là do sự cạnh tranh giữa độ tăng của nồng độ hạt tải và độ linh động của hạt tải.