[发明专利]热电材料及硫属化物化合物

说明书

技术领域

一个或多个示例性实施方式涉及热电材料及硫属化物化合物，且更具体而言，涉及均具有低的热导率和高的塞贝克系数的热电材料和硫属化物化合物。

背景技术

通常，热电材料用于主动冷却、废热发电、以及珀耳帖效应和塞贝克效应的其它类似应用。图1是说明利用珀耳帖效应的热电冷却的示意图。参照图1，珀耳帖效应是当外部施加DC电压时，p型材料的空穴和n型材料的电子被传输以导致在所述p型和n型材料两者的一侧吸热的现象。图2是说明利用塞贝克效应的热电发电的示意图。参照图2，塞贝克效应是当从外部热源提供热时，在电子和空穴被传输的同时在材料中产生电流以导致发电的现象。

使用这样的热电材料的主动冷却改善器件的热稳定性，不造成振动和噪声，且不使用单独的冷凝器和制冷剂，并且主动冷却方法是环境友好的。因此，可将使用这样的热电材料的主动冷却应用于无制冷剂的制冷机、空气调节器、多种微冷却系统等。具体而言，当将热电器件附于存储设备或者其它计算机设备时，可使所述设备的温度保持均匀和稳定，特别是与常规冷却方法相比。因此，所述存储设备或者其它计算机设备可具有改善的性能。

同时，当将热电材料用于利用塞贝克效应的热电发电时，通过所述热电材料提取废热并转化为电能。因此，热电材料可应用于提高能量效率或者对废热进行再利用的许多领域中，例如用在车辆发动机和抽气机、废物焚烧炉、炼铁厂中的废热、利用人体热的人体内的医疗设备的电源、以及其它应用中。

使用如以下方程1中定义的无量纲品质因数ZT表示热电材料的性能效率。

数学式1

ZT=S2σTk]]>

此处，S为塞贝克系数，σ为电导率，T为绝对温度，和κ为热电材料的热导率。

为了提高无量纲品质因数ZT的值，需要开发具有高的塞贝克系数和高的电导率以及低的热导率的材料。

发明内容

技术问题

一个或多个示例性实施方式包括具有低的热导率和高的塞贝克系数的热电材料。

一个或多个示例性实施方式包括具有低的热导率和高的塞贝克系数的硫属化物化合物。

一个或多个示例性实施方式包括具有较低的热导率和高的塞贝克系数的单晶或多晶热电材料。

另外的方面将在以下描述中部分地阐明，并且部分地从该描述明晰，或者可通过本发明的实践而获知。

一个或多个示例性实施方式可包括热电材料，其包括由下式表示的硫属化物化合物；

(A_1-aA′_a)_4-x(B_1-bB ′_b)_3-y

其中A为XIII族元素，和A′为选自XIII族元素、XIV族元素、稀土元素、过渡金属、及其组合的至少一种，其中A和A′彼此不同，和其中B为选自S、Se、Te及其组合的至少一种，和B′为选自XIV族元素、XV族元素、XVI族元素及其组合的至少一种，其中B和B′彼此不同，其中a等于或大于0且小于1，其中b等于或大于0且小于1，其中x在-1和1之间(大于-1且小于1)，和其中y在-1和1之间。

在热电材料的一个示例性实施方式中，x可大于0且小于1。

在热电材料的一个示例性实施方式中，y可大于0且小于1。

在热电材料的一个示例性实施方式中，A可为In和Ga的至少一种。在热电材料的一个示例性实施方式中，所述过渡金属可为选自以下的至少一种：Y、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta、及其组合。

在热电材料的一个示例性实施方式中，B可为Se和Te的至少一种。

在热电材料的一个示例性实施方式中，所述热电材料在室温下可具有等于或小于约2W/mK的热导率。

在热电材料的一个示例性实施方式中，所述热电材料在高温例如450K下可具有大于220μV/K的绝对塞贝克系数。

在热电材料的一个示例性实施方式中，所述热电材料的密度可为其理论密度的约70％～约100％。

在热电材料的一个示例性实施方式中，可在面内方向上形成共价键，和可在层之间形成离子键和范德华键的至少一种。