[发明专利]基于Ga元素掺杂有效提高PbTe热电性能的方法

摘要

本发明属于材料领域，涉及基于Ga元素掺杂有效提高PbTe热电性能的方法，按1:x:1‑x的元素比例分别称取Pb粉、Te粉和Ga块，其中x的值分别取0.01～0.05，研磨混合压制成片后放入石英管内抽真空封管，依次烧结、放电等离子体烧结，得到Ga掺杂的PbTe化合物热电材料。本发明提供的Ga元素掺杂提高PbTe热电优值的方法，可用于PbTe掺杂样品的制备以及性能的提高，工艺操作简单，可重复性高。该方法通过调节升降温速率、成相温度、保温时间等工艺参数控制PbTe化合物的成相度、致密度、微结构，可控性强；所制得的PbTe掺Ga化合物结晶度高、杂质少、致密度高、热导率低以及热电性能高等特性。

主权项

1.基于Ga元素掺杂有效提高PbTe热电性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按1:x:1‑x的摩尔比例分别称取Pb粉、Te粉和Ga块，其中x的值分别取0.01～0.05；然后在玛瑙研钵中将Pb粉与Te粉混合，研磨30min，使粉末混合均匀；(2)将研磨好的粉末转入到Φ＝10mm的钢制模具内，用3～5MPa的压力持续5～10min；(3)将压制好的片状样品与Ga块移入到洗净的Φ＝20mm石英管内；利用氢氧发生机进行封管；先用机械泵抽预真空，再用分子泵抽真空至1.5×10^‑3Pa，封管；(4)将装有样品的石英管置于箱式炉中进行烧结；(5)第一次烧结，自然冷却；所述的第一次烧结升温：经过200～1200min从室温升至750℃，保温720min；再经过100～200min升温至1000℃，保温480min；经过100～200min降温到950℃，再经过200～1000min降温到850℃，于空气中自然冷却；(6)取出烧制过的铸锭于高纯氩气手套箱中，在玛瑙研钵中研磨30min，再通过300目的晒网，使粉末粒径均匀；(7)然后将通过晒网后粉末转入Φ＝10mm的石墨模具中，用3～5MPa的压力持续5～10min；(8)将石墨模具置于放电等离子体烧结炉中，于60MPa的压力和600℃的温度下保持10min。