[发明专利]生产热电转换材料的方法、装置及生产溅射靶材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，具体而言，涉及生产热电转换材料的方法，本发明还涉及生产热电转换材料的装置及用该材料生产溅射靶材的方法。 

背景技术

热-电转换作为一种新能源的发电方式，是一种近几年才发展的新技术应用领域。它是一种利用温度的差异，导致材料里面的电载体浓度在温差下出现梯度，从而出现电载体的扩散，导致电流的产生。碲化铋（Bi₂Te₃），硒化铋（Bi₂Se₃）等合金是常用的热-电材料。这些材料被用于热-电制冷和发电等。这些材料的使用，通常是以块状的形式来制作设备。 

现有技术所用的材料，通常都是用传统的长单晶的方法来生产这种合金，成本昂贵，有时在制造这种半导体材料时，要掺杂其他元素来调节电载体的浓度。这种传统的生产方法，很难能够使掺杂元素达到均匀地分布的效果。掺杂的元素会产生偏析，或者晶体缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供生产热电转换材料的方法，以解决上述的问题。 

本发明的另一目的在于提供生产热电转换材料的装置，以辅助解决上述的问题。 

本发明的再一目的在于提供用热电转换材料生产溅射靶材的方法。 

在本发明的实施例中提供了生产热电转换材料的方法，包括如下步骤： 

（A）将质量分数55%-60%的铋、20%-30%的硒和10%-20%的碲混合，组成原料； 

（B）对原料进行真空熔炼处理，得到半导体热电转换材料BiSeTe金属化合物。 

在本发明的实施例中提供生产热电转换材料的装置，包括，工业电炉、坩埚、坩埚盖和能够装所述坩埚的金属真空容器；所述坩埚盖上设置有通气孔，所述坩埚盖盖在所述坩埚上，所述金属真空容器设置有抽气真空阀，所述金属真空容器置于所述工业电炉中。 

本发明提供用上述生产热电转换材料的方法生产的热电转换材料生产溅射靶材的方法，包括如下步骤： 

（Ⅰ）将BiSeTe金属化合物进行粉末冶金处理，得到干燥的BiSeTe金属化合物粉末。 

（Ⅱ）将干燥的BiSeTe金属化合物粉末进行热压烧结处理，得到铋硒碲溅射靶材。 

本发明是利用真空熔炼的方法，通过在传统的硒化铋材料中，均匀地掺杂了第VI族元素锑（Te）在硒化铋的金属合金里面，形成一种BiSeTe金属化合物,改变了材料的能带间隙,从而提高半导体合金里面的电载体自由“电子”的浓度，极大地提高了材料本身的热-电性能，即所谓的ZT参数，掺杂的元素不会产生偏析，或者晶体缺陷。 

本发明将BiSeTe金属化合物制成溅射靶材，通过氩气等离子体的溅射，在不同的基底上形成薄膜材料。这个与传统用整块材料来完成热-电转换，有着很大的不同。用BiSeTe金属化合物薄膜的超晶格结构能够完成更高效率的热-电转换。 

附图说明

图1示出了本发明生产热电转换材料的装置的结构示意图。 

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。 

本实施例提供的一种生产热电转换材料的方法，包括如下步骤: 

（A）将质量分数55%-60%的铋、20%-30%的硒和10%-20%的碲混合，组成原料； 

（B）对原料进行真空熔炼处理，得到半导体热电转换材料BiSeTe金属化合物。 

进一步来说，（B）步骤具体包括如下步骤： 

（B1）将原料置于坩埚中，并将坩埚放入真空装置中，将真空装置抽真空，真空度为1×10^-1Pa-1×10^-3Pa； 

（B2）将坩埚按一定的加热速度加热至预定温度，使原料反应结束；预定温度为600℃-640℃； 

（B3）在真空度为1×10^-1Pa-1×10^-3Pa的真空条件下自然降温至降温温度，降温温度为40℃-60℃，得到半导体热电转换材料BiSeTe金属化合物。 

较好的，步骤（B2）具体包括如下步骤： 

（B21）按加热速度为80℃/小时-120℃/小时，将坩埚加热至预定温度； 

（B22）在预定温度下，保持170分钟-190分钟，使原料反应结束。 

较好的，步骤（B2）中，预定温度为620℃-640℃。 

较好的，步骤（B3）中，降温温度为40℃-50℃。