[發明專利]一種鋇鋅銻基p型熱電材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710043844.4
• 申請日: 2007-07-16
• 公開（公告）號: CN101118946A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 王小軍;趙景泰;陳昊鴻;楊昕昕
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01L35/18
• 分類號: H01L35/18;C22C30/00;C22C1/04
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技術領域

本發明涉及一種鋇鋅銻基p型熱電材料及其制備方法，屬于熱電轉換材料領域。

背景技術

視頻熱電轉換技術是利用半導體材料的賽貝克(Seebeck)效應和帕爾帖(Peltier)效應進行熱能和電能直接相互轉換技術，包括熱電發電和熱電制冷^[1-2]。熱電轉換系統具有體積小、可靠性高、無污染、無噪音、適用溫度范圍廣等優點，作為特殊電源以及高精度溫控器件在空間技術、軍事裝備、IT技術等高技術領域獲得了廣泛的應用。系統的熱電轉換效率主要取決于熱電材料的性能，即材料的無量綱性能指數ZT(＝α²σ/κ，α是材料的賽貝克系數，σ是材料的電導率，κ是材料的熱導率，T是絕對溫度)。ZT值越高，材料的熱電轉換性能越好。根據材料的輸運載流子種類的不同，熱電材料分為n型(電子導電)和p型(空穴導電)。對于一般熱電材料，我們都可以通過摻雜的方式對載流子濃度進行優化，從而優化ZT。因此，提高傳統材料的ZT值和尋找新型高ZT值材料成為本領域的主要目標。

近年來，熱電轉換技術作為一種新型的清潔能源技術在國際受到廣泛關注，尤其是將其應用于工業余廢熱以及太陽光-熱復合發電領域，有望為提高能源的利用率、緩解環境污染問題提供一種綜合協調的途徑。盡管熱電轉換技術具有如此多的優點，但是，它的能量轉換效率比較低，目前國際上獲得成功應用的熱電轉換系統的能量轉換效率僅為7-8％，嚴重限制了熱電技術的廣泛應用。近幾十年來，比較成熟的體系有Bi₂Te₃，Zn₄Sb₃合金，PbTe合金，CoSb₃以及重摻雜體系，SiGe合金等，它們在各自對應的溫度范圍內ZT值在0.5～1.3。最近，Zintl型金屬間化合物越來越引起人們的注意。所謂Zintl化合物是指由電正性強的金屬和電負性比較強的部分構成的化合物，遵從Zintl規則：電子從電正性元素轉移到電負性元素形成的部分結構滿足八電子滿層要求。這類化合物容易形成窄帶隙半導體，且具有豐富復雜的結構，導致晶格熱導比較低，這些都是優良熱電材料所需要的。但事實上，目前這種類型化合物的熱電材料的探索還屬于起步階段，發現的材料熱電轉換效率都很低，比如說Ba₄In₈Sb₁₆，Yb₅In₂Sb₆，Eu₅In₂Sb₆，BaCu₂Te₂(Ying?C.Wang?and?Francis?J.DiSalvo，Journalof?Solid?State?Chemistry?156，44-50(2001))等等。室溫下，它們的電導大約在10⁴Sm^-1，賽貝克系數40～100μVK^-1，熱導2Wm^-1K^-1，ZT約10^-3～10^-4，不能滿足熱電材料的要求。[Sun-Jin?Kim?et.al.Chem.Mater.11.3154(1999)；Sung-Jin?Kim?et.al.J.Solid?StateChem.155，55(2000)；Seon-Mi?Park?et.al.J.Mater.Chem，12，1839(2002)；Ying?C.Wang?et.al.J.Solid?StateT?Chem.156，44(2001).]