[發(fā)明專利]具有超結(jié)構(gòu)的Ga-Te基熱電半導(dǎo)體及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110173081.1
• 申請(qǐng)日: 2011-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN102234843A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔教林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C30B29/46
• 分類號(hào): C30B29/46;C30B29/68;C30B1/00
• 代理公司: 寧波奧凱專利事務(wù)所(普通合伙) 33227
• 代理人: 白洪長

1.一種具有超結(jié)構(gòu)的Ga-Te基熱電半導(dǎo)體，其特征是該Ga-Te基熱電半導(dǎo)體是Ga₂Te₃熱電合金中的部分Ga元素替換為Sb元素，部分Te元素替換為Cu元素，所述部分Ga元素在所述Ga₂Te₃基熱電半導(dǎo)體中的摩爾分?jǐn)?shù)為0.05～0.25，所述Te元素在所述Ga₂Te₃基熱電半導(dǎo)體中的摩爾分?jǐn)?shù)為0.02～0.15，所述中溫用Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的化學(xué)式為Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y，其中0.05≤x≤0.25，0.02≤y≤0.15。

2.一種具有超結(jié)構(gòu)的Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的制備方法，其特征是Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y是在真空石英管內(nèi)熔煉合成，將單質(zhì)元素Ga、Cu、Sb、Te置于真空石英管內(nèi)，合成溫度為1000～1100℃，合成時(shí)間為20～28小時(shí)，然后將真空石英管內(nèi)的Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y鑄錠隨爐冷卻至700～900℃立即在水中淬火，將淬火后的Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y鑄錠粉碎、球磨，球磨后的粉末經(jīng)放電等離子火花燒結(jié)制成塊體，燒結(jié)溫度為350～550℃，燒結(jié)壓力為40～60Mpa，燒結(jié)后的塊體材料在真空石英管內(nèi)退火1200～1600小時(shí)，退火溫度為300～500℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有超結(jié)構(gòu)的Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的制備方法，其特征是所述Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y在真空石英管內(nèi)熔煉的擇優(yōu)合成溫度為1050℃，擇優(yōu)燒結(jié)溫度為450℃，擇優(yōu)燒結(jié)壓力為50MPa。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有超結(jié)構(gòu)的Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的制備方法，其特征是將所述Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y燒結(jié)后的塊體材料在真空石英管內(nèi)擇優(yōu)退火1440小時(shí)，擇優(yōu)退火溫度390℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有超結(jié)構(gòu)的Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的制備方法，其特征是所述Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y?內(nèi)部超結(jié)構(gòu)單胞尺寸為8～12?nm。

6.一種具有超結(jié)構(gòu)的Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的制備方法，其特征是所述中溫用Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的制備方法分為如下五步進(jìn)行：

第一步：熔煉合成，將組成Ga-Te基熱電半導(dǎo)體的單質(zhì)元素Ga、Cu、Sb、Te置于真空石英管內(nèi)熔煉合成Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y，合成溫度為1000～1100℃，合成時(shí)間為24小時(shí)；??

第二步：緩慢冷卻，將真空石英管內(nèi)熔煉合成的Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y鑄錠隨爐冷卻至700～900℃；

第三步：淬火，將真空石英管內(nèi)的Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y鑄錠冷卻至700～900℃后立即在水中淬火；

第四步：燒結(jié)，將經(jīng)過淬火后的Ga_2-xSb_xCu_yTe_3-y鑄錠粉碎、球磨，球磨后的粉末經(jīng)放電等離子火花燒結(jié)制成塊體，燒結(jié)溫度為350～550℃，燒結(jié)壓力為40～60Mpa，擇優(yōu)燒結(jié)溫度為450℃，燒結(jié)壓力為50?Mpa；

第五步：燒結(jié)后的塊體材料在真空石英管內(nèi)退火1200～1600小時(shí)，退火溫度300～500℃，擇優(yōu)退火溫度390℃，保溫時(shí)間1440小時(shí)，材料制備后，對(duì)該Ga-Te基熱電半導(dǎo)體在高分辨透射電鏡下進(jìn)行結(jié)構(gòu)觀察，采用能譜儀分析其成分。