[發明專利]一種復合熱電材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810367732.2
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN110391327A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 潘鋒;李拴魁;肖蔭果;朱衛明
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/12;H01L35/34
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 李小焦;郭燕

1.一種復合熱電材料，其特征在于：所述復合熱電材料由熱電材料顆粒的表面包覆至少一層無機半導體化合物界面層而形成，所述無機半導體化合物界面層由ZnO、Al₂O₃、TiO₂、ZnS、ZnSe和ZnTe中的至少一種形成。

2.根據權利要求1所述的復合熱電材料，其特征在于：所述無機半導體化合物界面層的厚度為0.1nm-10nm。

3.根據權利要求1所述的復合熱電材料，其特征在于：所述熱電材料顆粒為Bi₂Te₃、n型Bi₂Te_2.7Se_0.3、p型Bi₂Te_2.7Se_0.3、PbTe和SnSe中的至少一種。

4.根據權利要求1-3任一項所述的復合熱電材料，其特征在于：所述無機半導體化合物界面層由基于原子層沉積原理的原位生長方法形成；優選的，所述無機半導體化合物界面層由液相包覆、原子層沉積和氣相沉積中的至少一種制備而成。

5.一種塊體熱電材料，其特征在于：所述塊體熱電材料由權利要求1-4任一項所述的復合熱電材料燒結而成。

6.根據權利要求5所述的塊體熱電材料，其特征在于：所述燒結為等離子體熱壓燒結；優選的，所述等離子體熱壓燒結的條件為真空度為不低于8×10^-3Pa、壓力為30-60MPa、升溫速度為5-200℃/min、燒結溫度為100-400℃，保溫時間為2-100min。

7.根據權利要求1-4任一項所述的復合熱電材料或權利要求5-6任一項所述的塊體熱電材料制冷設備或溫差發電設備中的應用。

8.根據權利要求1-4任一項所述的復合熱電材料的制備方法，其特征在于：包括將熱電材料合金塊在無氧條件下球磨成納米粉末，然后采用液相包覆、原子層沉積和氣相沉積中的至少一種，在熱電材料的納米粉末表面包覆至少一層由ZnO、Al₂O₃、TiO₂、ZnS、ZnSe和ZnTe中的至少一種形成的無機半導體化合物界面層，即獲得所述復合熱電材料。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述球磨為高能球磨、三維震動球磨和普通行星球磨中的至少一種；優選的，所述球磨在手套箱中進行，所述手套箱中水含量小于0.1ppm，氧含量小于0.1ppm。

10.根據權利要求5或6所述的塊體熱電材料的制備方法，其特征在于：包括采用權利要求8或9所述的制備方法制備復合熱電材料，然后將制備的復合熱電材料燒結形成塊體熱電材料；優選的，所述燒結為等離子體熱壓燒結；更優選的，所述等離子體熱壓燒結的條件為真空度為不低于8×10^-3Pa、壓力為30-60MPa、升溫速度為5-200℃/min、燒結溫度為100-400℃，保溫時間為2-100min。