[发明专利]一种p型碲化铋烧结材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种p型碲化铋烧结材料及其制备方法，材料为Agsubgt;2/subgt;Te掺杂的p型碲化铋材料，所述材料的化学式为：Agsubgt;2x/subgt;Bisubgt;0.5/subgt;Sbsubgt;1.5/subgt;Tesubgt;3+x/subgt;，其中，0＜x≤0.006。制备方法包括：按照配比称量Bi、Sb、Te、Ag单质混合，转移反应管中，真空下封管；反应管放入摇摆炉，在高温下摇摆熔融，然后随炉冷却至室温；将冷却后的反应管置于区熔炉中，进行缓慢地晶体生长，得到块体；块体进行球磨破碎得到粉体；对粉体进行振荡处理，增强粉体面内取向概率；振动后的粉体放入热压感应炉或等离子烧结炉中进行烧结，得到p型碲化铋烧结材料。本发明材料不易发生解离、具有高载流子浓度，制备方法可以提高热电材料载流子浓度、获得高热电性能的热电材料。

技术领域

本发明涉及热电材料技术领域，尤其涉及一种p型碲化铋烧结材料及其制备方法。

背景技术

热电材料因在废热回收和无氟制冷方面的应用前景而受到越来越多的关注。热电器件的效率由材料的无量纲优值ZT(ZT＝S²σT/κ)来决定，其中S、σ、κ和T分别为塞贝克系数、电导率、热导率和绝对温度。为了获得较高的ZT值，研发人员做出了巨大的努力，并陆续在多种热电材料上取得令人鼓舞的进展。而碲化铋是室温下是最有价值的热电材料，且唯一运用于商业应用中，因此它的研究备受关注。目前，商用碲化铋基材料主要是通过区熔制备的单向多晶体，而该材料易沿基面发生解离，且载流子浓度不在最佳范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种不易发生解离、具有高载流子浓度和高热电性能的p型碲化铋烧结材料。

进一步要解决的技术问题是提高热电材料载流子浓度、制备高热电性能热电材料的p型碲化铋烧结材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种p型碲化铋烧结材料，所述材料为Ag₂Te掺杂的p型碲化铋材料，所述材料的化学式为：Ag_2xBi_0.5Sb_1.5Te_3+x，其中，0＜x≤0.006。

一种p型碲化铋烧结材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、混合：按照配比称量Bi、Sb、Te、Ag单质进行混合，转移到洁净的反应管中；真空下封管；

S2、摇摆熔融：反应管放入摇摆炉，在高温下摇摆熔融，然后随炉冷却至室温；

S3、区域熔融：将冷却后的反应管置于区熔炉中，进行缓慢地晶体生长，得到块体；

S4、行星球磨：将步骤S3所获得的块体进行球磨破碎得到粉体；

S5、增强取向：对粉体进行振荡处理，增强粉体面内取向概率；

S6、样品烧结：将振动后的粉体放入热压感应炉或等离子烧结炉中进行烧结，得到p型碲化铋烧结材料。

进一步地，所述的p型碲化铋烧结材料的制备方法中，优选所述步骤S1中，按照化学式Ag_2xBi_0.5Sb_1.5Te_3+x的摩尔比称量Bi、Sb、Te、Ag单质，其中，0＜x≤0.006。

进一步地，所述的p型碲化铋烧结材料的制备方法中，优选所述步骤S1中，在真空度10Pa下封管。

进一步地，所述的p型碲化铋烧结材料的制备方法中，优选所述步骤S2中，在600～950℃下摇摆熔融，且摇摆熔融时间为15～360分钟；