[發明專利]一種無需電極碲化鉍熱電器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201611209420.6
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108242499B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張清杰;周洪宇;牟欣;魏平;朱婉婷;趙文俞
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01L35/16
• 分類號: H01L35/16;H01L35/34
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 喬宇

1.無需電極碲化鉍熱電器件，其特征在于：它由陶瓷基板、人造傾斜結構碲化鉍熱電材料和導線組成，人造傾斜結構碲化鉍熱電材料的左右兩側面連接導線，人造傾斜結構碲化鉍熱電材料的上下表面設有陶瓷基板層，人造傾斜結構碲化鉍熱電材料由p型和n型碲化鉍材料交替排列組成，p型和n型碲化鉍材料界面與人造傾斜結構碲化鉍熱電材料底面呈一定的夾角。

2.根據權利要求1所述的無需電極碲化鉍熱電器件，其特征在于：所述的p型碲化鉍材料為Bi_0.5Sb_1.5Te₃，n型碲化鉍材料為Bi₂Te_2.7Se_0.3，p、n型碲化鉍材料重疊的總層數為5~65，每層p型和n型碲化鉍材料的厚度為0.5~3mm，p型和n型碲化鉍材料界面與人造傾斜結構碲化鉍熱電材料底面的夾角為20~70°。

3.根據權利要求1所述的無需電極碲化鉍熱電器件，其特征在于：

所述的導線為Ag或Cu，所述的導線直徑為0.1~0.5mm；

所述的陶瓷基板為Al₂O₃或AlN。

4.權利要求1所述的無需電極碲化鉍熱電器件的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟：

（1）根據p、n型碲化鉍重疊的總層數及每層厚度要求，結合p、n型碲化鉍材料塊體的密度和模具直徑，計算每層p型Bi_0.5Sb_1.5Te₃和n型Bi₂Te_2.7Se_0.3合金粉體的用量并準確稱量；

（2）按多層設計的順序，將p和n型合金粉體交替裝入石墨模具中，每裝一層粉體，預壓成型一次，直至所有粉體裝完；

（3）將上述裝有多層碲化鉍粉體的石墨模具置于放電等離子體燒結設備中，進行燒結，形成疊層結構碲化鉍熱電材料；

（4）人造傾斜結構碲化鉍熱電材料的制備：

將所得的疊層結構碲化鉍熱電材料進行兩次線切割，得到p型和n型碲化鉍材料與底面夾角為20~70°的人造傾斜結構碲化鉍熱電材料；

（5）無需電極碲化鉍熱電器件的集成與組裝：

a焊接導線：將人造傾斜結構碲化鉍熱電材料打磨處理，使其左、右兩個側面具備一定表面粗糙度，然后將導線焊于左、右兩側；

b粘結陶瓷基板：將耐高溫粘結劑涂于人造傾斜結構熱電材料上、下表面，粘上陶瓷基板，經室溫固化成型后得到無需電極碲化鉍熱電器件。

5.根據權利要求4所述的無需電極碲化鉍熱電器件的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中的預壓壓力為3~10MPa，保溫時間5~15min。

6.根據權利要求4所述的無需電極碲化鉍熱電器件的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中的燒結溫度350~550℃、燒結壓力30~50MPa、燒結保溫時間5~20min。

7.根據權利要求4所述的無需電極碲化鉍熱電器件的制備方法，其特征在于：所述的導線與人造傾斜結構碲化鉍熱電材料的連接方式為錫焊，焊點直徑為0.1~2mm。