[发明专利]一种镁锑基热电元件及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种镁锑基热电元件，所述镁锑基热电元件包括：位于该热电元件中心的镁锑基热电材料基质层、附着在所述基质层的两个表面的过渡层以及分别附着在两个过渡层表面的两个电极层，其中，所述镁锑基热电材料的组成为Mg_3.3-xZ_xBi_0.5Sb_1.5-yTe_y，其中，0≤x≤0.1，0.01≤y≤0.05，Z为选自Mn、Ni、Cr和Nb中的一种或多种元素，所述过渡层的材料为铜与钛和/或镁的合金，所述电极层的材料为镍，或者电极层的材料为铜和镍，其中，所述过渡层的厚度为5～50nm。

2.根据权利要求1所述的镁锑基热电元件，其中，所述过渡层的材料为钛铜合金或镁铜合金。

3.根据权利要求2所述的镁锑基热电元件，其中，所述钛铜合金的组成为TiCu_n，0＜n≤0.5，所述镁铜合金的组成为Mg_mCu，0.5≤m≤3。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的镁锑基热电元件，其中，所述基质层的厚度为0.5～2mm。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的镁锑基热电元件，其中，所述电极层的厚度为0.5～10μm。

6.根据权利要求5所述的镁锑基热电元件，其中，所述过渡层的厚度为5～20nm，所述电极层的厚度为0.5～5μm。

7.权利要求1至6中任一项所述的镁锑基热电元件的制备方法，所述制备方法包括：通过离子束溅射和/或磁控溅射方法在所述镁锑基热电材料基质层的两个表面分别形成所述过渡层和电极层，制得所述镁锑基热电元件。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述离子束溅射的方法包括：将所述镁锑基热电材料基质层固定在具有过渡层合金靶和电极层金属靶的离子束溅射仪中，先在所述基质层的一个表面沉积过渡层合金形成过渡层，再沉积电极层金属形成电极层；然后在所述基质层的另一个表面沉积过渡层合金形成过渡层，再沉积电极层金属形成电极层，制得所述镁锑基热电元件。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述磁控溅射方法包括：将所述镁锑基热电材料基质层固定在具有过渡层合金靶和电极层金属靶的磁控溅射仪中，先在所述基质层的一个表面沉积过渡层合金形成过渡层，再沉积电极层金属形成电极层；然后在所述基质层的另一个表面沉积过渡层合金形成过渡层，再沉积电极层金属形成电极层，制得所述镁锑基热电元件。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述离子束溅射仪的工作条件包括：主源能量800～1000eV，束流60～100mA；辅源能量90～120eV，束流5～20mA，真空度小于2.4×10^-2Pa。

11.根据权利要求8或10所述的制备方法，其中，过渡层的沉积时间为2～10分钟，电极层的沉积时间为60～210分钟。

12.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述磁控溅射仪的工作条件包括：真空度小于0.00066Pa，钛铜合金靶功率为90～110W或者镁铜合金靶功率为70～80W。

13.根据权利要求9或12所述的制备方法，其中，过渡层的沉积时间为2～20分钟，电极层的沉积功率为90～110W，时间为20～60分钟。