[发明专利]用于制造热电材料的工艺

权利要求书

1.一种热电材料制造方法，包括步骤：

-从意图被用作基体的至少二元的热电合金(A_xB_1-x)制备粉末；

-使所述粉末与意图在所述基体中形成包合物的纯金属(M)的纳米颗粒混合；

-使所述混合物在适当的温度下经受烧结的步骤，在此期间在所述基体中形成了具有组成M_aA_b和/或M_aB_b的纳米级包合物。

2.根据权利要求1所述的热电材料制造方法，其中所述合金是Si_1-xGe_x合金，有利地0.01＜x≤0.2，还更有利地是Si_0.8Ge_0.2。

3.根据权利要求1或2所述的热电材料制造方法，其中所述合金是被掺杂的，对p-掺杂的SiGe基体而言，所述合金有利地被硼掺杂(Si_1-x-yGe_xB_y)，或对n-掺杂的SiGe基体而言，所述合金有利地被磷掺杂(Si_1-x-yGe_xP_y)，还更有利地，0.001≤y≤0.1。

4.根据权利要求3所述的热电材料制造方法，其中掺杂剂，有利地是硼或磷，总计为每cm³所述合金10¹⁹至10²¹个颗粒。

5.根据前述权利要求中任一项所述的热电材料制造方法，其中所述金属(M)具有大于所述烧结温度的熔融温度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的热电材料制造方法，其中，所述金属选自下列的组：钒(Va)、钨(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、钛(Ti)、铬(Cr)、铁(Fe)、钽(Ta)、钴(Co)、锇(Os)，有利地在Si_1-xGe_x型的合金的情况下。

7.根据前述权利要求中任一项所述的热电材料制造方法，其中所述金属(M)的纳米颗粒总计为按体积计所述混合物的从0.2％至20％范围内的份额。

8.根据前述权利要求中任一项所述的热电材料制造方法，其中所述烧结步骤在由致密化曲线图所限定的、在能够以最大速度使所述材料致密化的温度和所述材料的熔融温度之间的温度范围内发生。

9.根据权利要求8所述的热电材料制造方法，其中对Si_0.8Ge_0.2基体和Mo纳米颗粒而言，所述烧结步骤在从1,150至1,250℃范围内的温度下发生。

10.根据权利要求8所述的热电材料制造方法，其中对Si_0.92Ge_0.08基体和Mo纳米颗粒而言，所述烧结步骤对磷掺杂的基体而言在从1,280至1,315℃范围内的温度下发生且对硼掺杂的基体而言是从1,280℃至1,320℃。

11.根据前述权利要求中任一项所述的热电材料制造方法，其中所述烧结在真空中或在惰性气氛中进行。

12.根据前述权利要求中任一项所述的热电材料制造方法，其中所述烧结借助于SPS技术进行。

13.根据前述权利要求中任一项所述的热电材料制造方法，其中所述混合在诸如乙醇的惰性有机溶剂和/或其它分散剂的存在下进行。

14.一种热电材料，其借助于前述权利要求中任一项所述的方法来得到，其中所述热电材料表现出下列特性中的至少一种：

-大于或等于包含所述包合物的所述基体的理论密度的90％的密度；

-相对于无包合物的基体大于或等于10％或者甚至大于或等于100％的品质因数的增长；

-所述材料中存在孪晶；

-存在围绕所述包合物的孔；

-存在围绕所述包合物的氧化物沉积物；

-所述材料中存在明确的边界。

15.根据权利要求14所述的热电材料，其中所述热电材料表现出：

-大于或等于包含所述包合物的所述基体的理论密度的90％的密度；和

-相对于无包合物的基体大于或等于10％或者甚至大于或等于100％的品质因数的增长。