[发明专利]具有黄铜矿结构的Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体及其制备工艺

权利要求书

1.一种具有黄铜矿结构的Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体，其特征在于所述Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体中的Cu元素等摩尔替换为Sb元素，所述Sb元素在所述Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体中的摩尔分数为0～0.025，Cu元素在所述Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体中的摩尔分数为0.225～0.25，所述Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体的化学式为Cu_1-xGaSb_xTe₂，其中0≤x≤0.1。

2.根据权利要求1所述的具有黄铜矿结构的Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体，其特征在于所述的Cu_1-xGaSb_xTe₂在真空石英管内熔炼合成，将单质元素Ga、Cu、Sb、Te置于真空石英管内，合成温度为900～1100℃，合成时间为20～28小时，然后将真空石英管内的Cu_1-xGaSb_xTe₂铸锭随炉冷却至350～450℃，保温240小时，尔后在水中淬火，将淬火后的Cu_1-xGaSb_xTe₂铸锭粉碎、球磨，球磨后的粉末经放电等离子火花烧结制成块体，烧结温度为350～550℃，烧结压力为40～60Mpa，烧结后的块体材料在真空石英管内二次退火20～30小时，退火温度为300～500℃。

3.根据权利要求2所述的具有黄铜矿结构的Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体，其特征是所述的Cu_1-xGaSb_xTe₂在真空石英管内熔炼的择优合成温度为1000℃，择优烧结温度为450℃，择优烧结压力为50MPa。

4.根据权利要求2所述的具有黄铜矿结构的Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体，其特征在于制备工艺是将Cu_1-xGaSb_xTe₂熔炼后的铸锭在真空石英管内择优保温240小时，择优保温温度390℃。

5.根据权利要求2所述的具有黄铜矿结构的Cu-Ga-Sb-Te四元热电半导体的制备工艺，其特征在于将Cu_1-xGaSb_xTe₂热电半导体的制备工艺分为如下六步进行：

第一步：熔炼合成，将组成Cu_1-xGaSb_xTe₂热电半导体的单质元素Ga、Cu、Sb、Te置于真空石英管内熔炼合成Cu_1-xGaSb_xTe₂，合成温度为900～1100℃，合成时间为24小时；

第二步：缓慢冷却，所述的缓慢冷却，是将真空石英管内熔炼合成的Cu_1-xGaSb_xTe₂铸锭随炉冷却至350～450℃；

第三步：退火，所述的退火，是将真空石英管内的Cu_1-xGaSb_xTe₂铸锭在350～450℃保温240小时；

第四步：淬火，所述的淬火，是将真空石英管内的Cu_1-xGaSb_xTe₂铸锭在350～450℃保温240小时之后在水中冷却；

第五步：烧结，所述的烧结，是将经过淬火后的Cu_1-xGaSb_xTe₂铸锭粉碎、球磨，球磨后的粉末经放电等离子火花烧结制成块体，烧结温度为350～550℃，烧结压力为40～60Mpa；

最佳烧结温度为450℃，烧结压力50MPa；

第六步：二次退火，所述的二次退火，是将烧结后的块体材料在300～500℃保温20～30小时，然后缓慢冷却到室温。