[发明专利]用于纳米结构热电材料中高品质因数的方法

权利要求书

1.一种制造热电材料的方法，包括：

从热电起始材料生成多个纳米颗粒；和

在压力和高温下将所述纳米颗粒压实以形成致密的热电材料，所述热电材料至少在一个温度下具有比所述热电起始材料更高的ZT值。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

选择所述压力和高温，使得所述热电材料具有大于大约1的ZT值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述热电材料在低于大约2000℃的温度下具有所述ZT值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述热电材料在低于大约1000℃的温度下具有所述ZT值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述热电材料在低于大约600℃的温度下具有所述ZT值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述热电材料在低于大约200℃的温度下具有所述ZT值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述热电材料在低于大约20℃的温度下具有所述ZT值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成所述多个纳米颗粒的步骤包括磨制所述热电材料。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

在研磨所述热电材料时冷却所述热电材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述磨制所述热电材料的步骤包括利用球磨。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述纳米颗粒压实的步骤包括使用等离子体压力压紧过程、单向热压过程和均衡热压过程的至少一个。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述压力选择在从大约10Mpa至大约900MPa的范围内。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

将所述压力选择在从大约40Mpa至大约300MPa的范围内。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

将所述压力选择在从大约60Mpa至大约200MPa的范围内。

15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述高温选择在从大约200℃至大约所述热电起始材料熔点的范围内。

16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述高温选择在从大约400℃至大约2000℃的范围内。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成所述多个纳米颗粒的步骤包括使用包括p型掺杂材料和n型掺杂材料中的任何掺杂材料的热电起始材料。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述热电起始材料具有带有大于大约1微米的平均晶体晶粒尺寸的多晶结构。

19.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述热电起始材料选择为包括铋基材料、铅基材料和硅基材料中的任何材料。

20.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述热电材料选择为包括铋-锑-碲合金，铋-硒-碲合金，铅-碲合金，铅-硒合金和硅-锗合金的至少一种。

21.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述热电材料选择为Bi₂Te_3-xSe_x合金，其中x在大约0至大约0.8的范围内。

22.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述热电材料选择为Bi_xSb_2-xTe₃合金，其中x在大约0至大约0.8的范围内。

23.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成所述多个纳米颗粒的步骤包括生成平均颗粒尺寸小于大约500nm的纳米颗粒。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述平均颗粒尺寸在大约1nm至大约200nm的范围内。

25.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述纳米颗粒维持在所述高温下大约1秒和大约10小时之间的时间。