[发明专利]用于热电应用的纳米颗粒压实体材料

权利要求书

1.热电复合物，包含：

半导体材料，其由用来产生半导体材料的纳米颗粒的半导体材料的单质成分的机械合金化粉末形成，且将其压实以具有至少一种分歧的晶粒组织；且

所述分歧的晶粒组织具有至少两种不同的晶粒尺寸，包括2～200nm的小尺寸晶粒和0.5～5微米的大尺寸晶粒。

2.如权利要求1的复合物，其中半导体材料具有品质因数ZT，其定义为塞贝克系数的平方S²和电导率σ的乘积除以热导率k的比，其为在300K下大于1至在300～500K的温度下的2.5。

3.如权利要求1的复合物，其中该半导体材料包含纳米尺寸散射位置，其包括纳米空隙、夹杂物、析出物、和晶界的至少一种。

4.如权利要求1的复合物，其中半导体材料包含具有小于10nm的尺度的纳米尺寸散射位置。

5.如权利要求1的复合物，其中该半导体材料包含具有小于5nm的尺度的纳米尺寸散射位置。

6.如权利要求1的复合物，其中机械合金化的粉末包含在晶粒的晶界处具有最小氧化的粉末。

7.如权利要求6的复合物，其中在具有小于1ppm的氧的气氛中形成和压实该机械合金化的粉末。

8.如权利要求6的复合物，其中在具有小于1ppm的氧的纯氩气氛中形成和压实该机械合金化的粉末。

9.如权利要求1的复合物，其中在大于900MPa的压力下压实该半导体材料。

10.如权利要求1的复合物，其中在1～10GPa的压力下压实该半导体材料。

11.如权利要求10的复合物，其中在350～450℃的温度下压实该半导体材料，持续小于15分钟的持续期以降低晶粒生长。

12.如权利要求10的复合物，其中在415℃的温度下压实该半导体材料，持续小于15分钟的持续期以降低晶粒生长。

13.如权利要求1的复合物，其中小尺寸晶粒具有2～50nm的晶粒尺寸。

14.如权利要求1的复合物，其中所述压实体包含n型Bi₂Te_3-xSe_x和p型Bi₂Te_3-xSe_x的至少一种。

15.如权利要求14的复合物，其中x为0.1～0.9。

16.如权利要求14的复合物，其中x为0.2～0.5。

17.如权利要求14的复合物，其中x为0.25～0.35。

18.如权利要求1的复合物，其中所述压实体包含SiGe、PbTe、PbTeSe、PbTeGeTe、PbTeGeSbTe、和由Zr、Hf、Co、Sn、Sb和Ni制成的半霍斯勒化合物的至少一种。

19.如权利要求1的复合物，其中所述半导体材料具有ZT，其定义为塞贝克系数的平方S²和电导率σ的乘积除以热导率k的比，对于该n型和p型材料的半导体材料，在300～500K下大于1.0。

20.如权利要求1的复合物，其中所述半导体材料包含n型Bi₂Te_3-xSe_x，且具有以下性质的至少一种：

1.09～1.25/℃的电阻率的对数斜率；

在125℃下225～325μV/K的塞贝克系数；

在125℃下1.1～1.6W/m-K的热导率；和

在125℃下45～100微W/cm-K²的功率因数。

21.如权利要求1的复合物，其中所述半导体材料包含p型Bi₂Te_3-xSe_x，且具有以下性质的至少一种：

1.75～2.27/℃的电阻率的对数斜率；

在125℃下250～325μV/K的塞贝克系数；

在125℃下1.0～1.35W/m-K的热导率；和

在125℃下40～100微W/cm-K²的功率因数。