[發(fā)明專(zhuān)利]熱電合金材料與熱電元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210101284.4
• 申請(qǐng)日: 2012-04-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103035832A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉燕妮;許嘉政;施嘉昌;汪若蕙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01L35/18
• 分類(lèi)號(hào): H01L35/18
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種熱電合金材料，且特別是有關(guān)于一種能增進(jìn)電導(dǎo)率的熱電合金材料與熱電元件(thermoelectric?element)。

背景技術(shù)

近年來(lái)由于節(jié)能減碳已成大勢(shì)，所以各先進(jìn)國(guó)家均積極投入環(huán)保技術(shù)的開(kāi)發(fā)，如：風(fēng)力、潮汐、生質(zhì)能及太陽(yáng)能發(fā)電的相關(guān)計(jì)劃。而目前大多數(shù)的日常設(shè)備，如交通工具、家電用品等在使用都會(huì)產(chǎn)生廢熱。因此，再生能源的有效利用，將能減緩日益暖化的地球。

由于以熱電材料組成的元件可作熱能與電能之間直接轉(zhuǎn)換，而且由元件構(gòu)成的熱電模塊不需具備動(dòng)態(tài)組件、可靠、安靜且不需要燃燒，因此對(duì)環(huán)境很友善。此外，熱電模塊具有輕、小與可攜式的優(yōu)點(diǎn)，所以逐漸成為發(fā)展綠能源技術(shù)的其中一個(gè)標(biāo)的，如美國(guó)專(zhuān)利US?7,849,909以及US7,851,692等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱電合金材料，能改善其電導(dǎo)率與熱電性質(zhì)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種熱電元件，具有能提升電導(dǎo)率的P型材料。

本發(fā)明提出一種熱電合金材料，包括以一半赫斯勒(Half-Heusler)組合物為基材；以及所述熱電合金材料以下式(I)表示：

(Zr_a1Hf_b1)x(Fe_c1Co_d1)y(Sb_e1Sn_f1)z????(I)

式(I)中，0＜a1＜1、0＜b1＜1、0＜c1＜1、0＜d1＜1、0＜e1＜1、0＜f1＜1、a1+b1＝1、c1+d1＝1、e1+f1＝1、c1≤f1且0.25≤x，y，z≤0.35。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述的熱電合金材料還包括產(chǎn)生自所述熱電合金材料的異相成分(heterogeneous?composition)，其中所述異相成分的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為結(jié)晶相或非晶質(zhì)。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，以整個(gè)熱電合金材料的體積為準(zhǔn)，上述半赫斯勒組合物占80vol.％～95vol.％，且上述異相成分占5vol.％～20vol.％。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，上述異相成分例如Fe-Sn組合物。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，上述異相成分中部份的Fe可被至少一種選自包括Al、Hf與Zr的元素取代。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，上述異相成分中的Fe的原子百分比約為30％～70％

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，上述異相成分中的Sn的原子百分比約為70％～30％。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，上述異相成分中Fe與Sn的原子含量比約大于等于0.4且小于等于2.4，較佳為大于等于0.3且小于等于1.7。

本發(fā)明另提出一種熱電元件，包括以上述熱電合金材料作為其中的P型材料。

基于上述，本發(fā)明由于在熱電材料中含有自熱電合金材料產(chǎn)生的異相成分，如鐵(Fe)元素，使得HH熱電基材(ZrHfCoSbSn)形成高導(dǎo)電的界面(FeSn的異相結(jié)構(gòu))，因而提升熱電合金材料的整體導(dǎo)電度及熱電性質(zhì)。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施方式的一種熱電合金材料的晶相示意圖；

圖2顯示依照本發(fā)明的另一實(shí)施方式的熱電元件的簡(jiǎn)圖；

圖3為實(shí)施例1的熱電合金材料的XRD分析圖；

圖4為實(shí)施例2的熱電合金材料的SEM相片；

圖5為實(shí)施例2的熱電合金材料中鐵(Fe)成分的SEM相片；

圖6為實(shí)施例2的熱電合金材料中錫(Sn)成分的SEM相片；其中，主要元件符號(hào)說(shuō)明：

100：熱電合金材料????????102：赫斯勒組合物

104：異相成分?????????200：熱電元件

202：N型半導(dǎo)體????????204：P型半導(dǎo)體

206：基板?????????????208：電極。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的概念是提出一種熱電合金材料，包括以一半赫斯勒(Half-Heusler)組合物為基材；以及所述熱電合金材料以下式(I)表示：

(Zr_a1Hf_b1)x(Fe_c1Co_d1)y(Sb_e1Sn_f1)z????(I)