[發明專利]熱電轉換材料及其制作方法

有效

• 申請號: 00800502.8
• 申請日: 2000-03-10
• 公開（公告）號: CN1300446A
• 公開（公告）日: 2001-06-20
• 發明（設計）人: 貞富信裕;山下治;西鄉恒和;能見正夫
• 申請（專利權）人: 住友特殊金屬株式會社
• 主分類號: H01L35/14
• 分類號: H01L35/14
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王永剛

1．一種具有晶體結構的熱電轉換材料，其中在硅中含有0.001-30原子％的一種添加元素或幾種添加元素的組合，至少一種類型的添加元素淀積在其中硅占多晶結構的至少80原子％的晶粒上及其晶粒邊界處。

2．一種具有晶體結構的熱電轉換材料，其中在硅中含有0.001-20原子％的能產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合，至少一種類型的添加元素淀積在其中硅占多晶結構的至少80原子％的晶粒上及其晶粒邊界處。

3．一種具有晶體結構的熱電轉換材料，其中在硅中含有0.001-20原子％的能產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合和0.1-10原子％的不產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合，至少一種類型的添加元素淀積在其中硅占多晶結構的至少80原子％的晶粒上及其晶粒邊界處。

4．一種具有晶體結構的熱電轉換材料，其中在硅中含有0.1-20原子％的不產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合和0.001-10原子％的產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合，至少一種類型的添加元素淀積在其中硅占多晶結構的至少80原子％的晶粒上及其晶粒邊界處。

5．一種具有晶體結構的熱電轉換材料，其中在硅中含有0.1-10原子％的不產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合和0.001-10原子％的產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合，至少一種類型的添加元素淀積在其中硅占多晶結構的至少80原子％的晶粒上及其晶粒邊界處。

6．一種具有晶體結構的熱電轉換材料，其中在硅中含有5-10原子％的不產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合(化合物半導體除外)、1-10原子％的至少一種類型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體或Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體和0.001-5原子％的產生載流子的一種添加元素或幾種添加元素的組合，至少一種類型的添加元素淀積在其中硅占多晶結構的至少80原子％的晶粒上及其晶粒邊界處。

7．根據權利要求1-6的熱電轉換材料，其中能產生載流子并使所述材料成為p型半導體的添加元素(添加元素Ap)是從包括Ap1族(Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cd,Hg,B,Al,Ga,In,Tl)和過渡金屬元素M₁(Y,Mo,Zr)的組中選擇的一種或幾種。

8．根據權利要求1-6的熱電轉換材料，其中能產生載流子并使所述材料成為n型半導體的添加元素(添加元素An)是從包括An1族(N,P,As,Sb,Bi,O,S,Se,Te)，過渡金屬元素M₂(Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Nb,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au；這里Fe占10原子％或更少)和稀土元素RE(La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Yb,Lu)的組中選擇的一種或幾種。

9．根據權利要求1、3、4、5和6的熱電轉換材料，其中不產生載流子的添加元素是從包括硅以外的Ⅳ族元素、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體和Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體的組中選擇的一種或幾種。

10．根據權利要求1-9的熱電轉換材料，其中所述材料是從熔融體、燒結體、熱處理疊層體經淬火得到的坯料或具有5-40％孔隙率的材料。

11．根據權利要求10的熱電轉換材料，其中所述材料由載流子濃度為10¹⁷-10²¹(M/m³)且其熱導率不大于50W/m·K的p型或n型半導體材料組成。

12．根據權利要求10的熱電轉換材料，其中不產生載流子的添加元素是鍺，和所述半導體中的載流子濃度為10¹⁹-10²¹(M/m³)。

13．一種用于制作根據權利要求1-6的熱電轉換材料的方法，包括冷卻熔融體使得添加元素包含在硅中的步驟，和使得在獲得的晶體結構中至少一種類型的添加元素淀積在其中硅占多晶結構的至少80原子％的晶粒上及其晶粒邊界處。

14．根據權利要求13的制作熱電轉換材料的方法，其中所述熔化是電弧熔化或高頻熔化。