[发明专利]一种MnTe2基新型热电材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种MnTe₂基新型热电材料及其制备方法，MnTe₂基新型热电材料的化学式为Mn_1‑xAg_xTe₂，其中，0≤x≤0.04。与现有技术相比，本发明通过银掺杂大幅提升了MnTe₂基体材料的空穴浓度，优化了材料的电学性能，并基于材料的大跨度载流子浓度合理地运用SPB理论模型对其热电性能进行分析，同时掺杂引起的晶格常数变化以及银与锰之间的质量差增强了声子散射，降低了晶格热导率，并在850K时接近MnTe₂基材料的最低晶格热导率～0.5W/m‑K，此外，电性能的优化和晶格热导率的降低使得材料的热电优值得以提升，并在850K达到了0.7，指出了MnTe₂基体材料具有成为高性能热电材料的潜能等。

技术领域

本发明涉及新能源材料技术领域，尤其是涉及一种MnTe₂基新型热电材料及其制备方法。

背景技术

新世界以来，社会在飞速地发展，人们的生活水平也在不断提升，随之而来的是对能源不断增加地需求。当今社会的能源消耗还是以化石能源为主。而化石能源的不断开采已日渐枯竭。同时，化石能源的使用对环境带来了极大的损坏，破化了自然的生态环境。能源短缺和环境污染将成为人类社会面临的主要危机。因此，需要大力发展可再生能源及开发新能源材料。热点半导体材料利用材料内部的载流子可以将热能与电能进行直接转化。基于Seebeck效应可以回收余热进行温差发电；而基于Peltier效应可以进行热电致冷。利用热电效应制成的器件工作时没有废气排放，环保清洁，没有震动和噪音，且使用寿命长，这些优势使得热电材料在医疗、军事、航天和民用等领域都具有广阔的应用前景。

制约热电材料大规模使用的其能量转换效率。无量纲热电优值zT是评估材料使用效率的重要指标，通常写为zT＝S²σT/(κ_E+κ_L)，T是绝对温度，S是塞贝克系数，σ是电导率，κ_E是电子热导率，κ_L是晶格热导率。由此可知，具有高热电性能的材料的需要大的Seebeck系数，好的电导率和低的热导率。因此，提升材料热电性能的主要包含两种方法：电学性能的优化和晶格热导率的降低。但由于S、σ、κ_E三者都与材料内载流子浓度有关，三者相互耦合，因此很难单独地调控，只有调节载流子浓度，使材料的电学性能达到最优的状态。此外，晶格热导率κ_L的降低可以通过固溶缺陷，液体声子，位错，纳米结构等办法。

MnTe₂基材料具有高对称性的立方晶体结构，且带隙足够大，有望成为高性能的热电材料。但本征的MnTe₂电阻率太大，因此，提升载流子浓度，使其达到优化区间，可有效地提升材料的电学性能，但是而目前仍未有报道出相关的工作。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种MnTe₂基新型热电材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一在于提出了一种MnTe₂基新型热电材料，其化学式为Mn_1-xAg_xTe₂，其中，0≤x≤0.04。

优选的成份组成为0.02≤x≤0.04，此时浓度载流子浓度相对较优。

进一步优选的，x＝0.03，此时载流子浓度得到优化，有效地提升热电功率因子，同时能够降低晶格热导率。

本发明的技术方案之二在于提出了一种MnTe₂基新型热电材料的制备方法，其主要包括以下步骤：

(1)真空封装：