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专利号: 2016110004027
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种碲化铋基P型热电材料(Bi1‑xSbx)2Te3的制备方法,包括以下工艺步骤:将可选用单质原料按(Bi1‑xSbx)2Te3,0.7≤x≤0.75,化学式含量称重;装入底部烧结较平石英管中进行抽真空封管,然后装入电阻加热的摇摆炉,将石英管竖直放置,加温至780℃±10℃烧结反应36至48小时,在反应过程中不定时地按振幅120°摇摆石英管,保证反应充分和熔体组分分布均匀,反应结束将石英管放置到竖直位置,然后以3℃/h±1℃/h的速率缓慢降温至

600℃±5℃,保温1‑2小时后再以1.5℃/h±0.3℃/h的速率降温到585℃±5℃,保温1‑1.5小时后再以3℃/h±0.5℃/h降温到550℃±3℃,然后在该温度退火48小时后自然冷却到室温即获得(Bi1‑xSbx)2Te3多晶体材料,该热电材料主要用于温差发电芯片的制备;

所述的在反应过程中不定时地按振幅120°摇摆石英管,其通过以下工艺控制实现:a)摇摆频率控制在0.01‑0.03Hz,摇摆时间由炉体温度从开始摇摆时出现波动,一直摇摆到温度指示值稳定为止;b)相邻两次的摇摆时间间隔为1小时到2小时,主要是依据熔体中不同单质原子的充分化合和熔体间的相互传输和扩散达到熔体组分的均匀所需要的弛豫时间。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:选用的单质原料Bi、Te、Sb的纯度达到

4N即可,(BiSb):Te的名义摩尔比例为2:3,并在铋(Bi)位掺杂了大量的锑(Sb),其中0.7≤x≤0.75,Te含量可在正常化学配比基础上增加3%到6%的重量百分比。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:铋(Bi)位掺杂了大量不同半径、不同电负性的锑(Sb),通过权利要求1设定的降温结晶工艺合成的碲化铋基晶体的原胞在C轴方向微拉长,其晶格常数c较碲化铋晶体增加0.5%到1.5%。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:所述的降温工艺可获得的碲化铋基多晶材料具有如下微结构特点:a)晶粒粒径分布范围:100纳米到厘米量级,存在大量的晶粒间界,有利于对不同波长声子的散射;b)材料致密度达到95%。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:所制备的碲化铋基多晶的无维度优值系数ZT在360K达1.3。