[發(fā)明專利]一種構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110008429.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112614929B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭逢凱;隋解和;蔡偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L35/16
• 分類號(hào): H01L35/16;H01L35/34
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法，本發(fā)明涉及一種提高SnTe熱電性能的方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有引入晶體缺陷的方法無(wú)法通過(guò)降低聲速來(lái)提高SnTe中溫?zé)犭姴牧系臒犭娦阅艿膯?wèn)題。方法：一、稱取；二、制備鑄錠；三、球磨、燒結(jié)和退火。本發(fā)明用于構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高SnTe熱電性能的方法。

背景技術(shù)

SnTe是一種極具應(yīng)用潛力的中溫?zé)犭姴牧希浔菊鬏^高的晶格熱導(dǎo)率限制了其熱電優(yōu)值(ZT)的進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)降低晶格熱導(dǎo)率的方法是在材料中引入點(diǎn)、線、面等多尺度缺陷，增強(qiáng)聲子散射。但根據(jù)聲子氣導(dǎo)熱模型，減小聲速對(duì)降低晶格熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)更大，因此降低聲速對(duì)SnTe熱電性能的提高具有重要意義，但現(xiàn)有引入晶體缺陷的方法無(wú)法通過(guò)降低聲速來(lái)提高SnTe中溫?zé)犭姴牧系臒犭娦阅堋?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有引入晶體缺陷的方法無(wú)法通過(guò)降低聲速來(lái)提高SnTe中溫?zé)犭姴牧系臒犭娦阅艿膯?wèn)題，而提供一種構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法。

一種構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、稱取：

按照化學(xué)通式為Sn_1-xMn_xTe的化學(xué)計(jì)量比稱取Sn粒、Mn片和Te塊，然后混合均勻，得到混合物；其中0.01≤x≤0.15；

二、制備鑄錠：

將混合物置于石英管內(nèi)，抽真空后封管，將封好的石英管置于馬弗爐中，以升溫速度為80℃/h～120℃/h，將馬弗爐升溫至900℃～1150℃，并在溫度為900℃～1150℃的條件下，保溫6h～12h，最后隨爐冷卻，得到鑄錠；

三、球磨、燒結(jié)和退火：

將鑄錠密封于充滿高純氬氣的球磨罐中，然后將球磨罐置于高能球磨機(jī)中研磨0.2h～24h，將研磨后的細(xì)粉置于石墨模具中，在溫度為500℃～600℃及壓力為20MPa～40MPa的條件下，燒結(jié)1min～10min，得到圓片，將圓片再次置于石英管內(nèi)，抽真空后封管，將封好的石英管置于馬弗爐中，以升溫速度為50℃/h～200℃/h，將馬弗爐升溫至500℃～600℃，并在溫度為500℃～600℃的條件下，保溫0.5h～12h，即完成構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開(kāi)了一種在SnTe中構(gòu)建晶界孔洞降低聲速，提高熱電性能的方法。對(duì)Mn摻雜SnTe，采用熔煉、球磨、燒結(jié)和退火的方式在晶界處構(gòu)建大量孔洞，降低聲速，而幾乎不影響電子傳輸(載流子遷移率)，使得材料的熱電性能大幅提高。含晶界孔洞的Mn摻雜SnTe在873K時(shí)的熱電優(yōu)值達(dá)到1.7，300K到873K間的平均熱電優(yōu)值達(dá)到1.0。

本發(fā)明用于一種構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例一制備的含晶界孔洞的Sn_0.88Mn_0.12Te樣品的斷口掃描電鏡照片；

圖2為實(shí)施例一制備的含晶界孔洞的Sn_0.88Mn_0.12Te樣品的ZT值隨溫度變化關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式之間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種構(gòu)建晶界孔洞提高SnTe熱電性能的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、稱取：