使用这种材料的热电材料和热电转换器。所述热电材料具有包括半导体材料的第一组分和包括稀土材料的第二组分，所述第二组分被包含在所述第一组分中从而相对于所述半导体材料的品质因子而言提高所述半导体材料和所述稀土材料的复合材料的品质因子。所述热电转换器具有p-型热电材料和n-型热电材料。所述p-型热电材料和所述n-型热电材料中的至少一种包括在所述p-型热电材料或者所述n-型热电材料的至少一者中的稀土材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热电材料以及这些材料的品质因子的改进。更具体地，本专利技术涉及用于中等温度(200-500°C )发电的P-型极性材料。相关技术的描述热电(TE)材料在过去的十年中已经成为最引人注目和吸引人的材料之一。热电性能的改进要求对在给定体系中如何能够实现最佳参数有更好的理解。两种有前景的TE材料类别基于GeTe和PbTe窄带半导体。GeTe是其中通过Ge位置上的空位来确定电导率的P-型半导体。这些空位不仅影响经由每一空位计产生两个空穴的电性质，还有助于其中晶格热导率下降的声子散射。这使得GeTe成为其中掺杂各种元素可以显著地影响造成热电性质的多重机理的独特基质。用Ag和Sb掺杂GeTe产生了典型地记作(GeTe) y (AgSbTe2) 的体系，对于该体系而言通常使用缩写“TAGS”。 对于y=85%，所述材料被称为TAGS-85，并且可以通过名义组成Ag6.52Sb6.S2Ge36.96Te5(l.00来描述。尽管TAGS-85已经被用于众多重要应用中，但是由于载流子浓度和晶格热导率对Ge空位存在的强烈依赖性和因为它具有P-型热电物质中最高ZT值之一，TAGS-85继续引起人们的兴趣。众多研究已经研究了改变Ag与Sb比例所产生的影响，然而这些研究并未导致ZT的实质改进。由于赛贝克(Seebeck)系数和电导率对载流子浓度的共同相关性，增大一者一般会导致另一者的减小。分开这些传输参数的一种方法是增加靠近费米能级的能态密度，如近来通过将Tl添加至PbTe所证实的。用稀土原子掺杂原则上可以借助三种机理通过形成(i)、(^)、和/或(iii)来影响热电材料的传输性质:(i)提高的靠近费米能级的电子能态，(ii)导致附加载流子散射的局部缺陷，和/或(iii)由局域磁距引起的附加载流子散射。Ce，Eu、和Yb稀土元素可以形成靠近费米能级的共振电子能态并强烈地影响电子传输性质、特别是热电动势。这已经在二元化合物、例如CeAl3、YbAl2和YbAl3中和在三元化合物、例如RM2X2 (其中R=Ce, Eu, Vb, M=Mo, Fe, Co, Ni, Cu,和 X=Si, Ge)中被观察到。用 3d 和 4f-原子掺杂 GeTe 形成了稀磁半导体(DMS)J^B Gei_xMnxTe。这些材料的背景论述可以在下面例举的参考文献中找到，每一参考文献的全部内容通过引用并入本文:1.L.E.Bell, Science2008, 321，1457-1461.2.M.S.Dresselhausj G.Chen, M.Y.Tang, R.Yang, H.Lee，D.Wang, Z.Renj J.-P.Fleurialj P.Gognaj Adv.Mater.2007，19，1043-1053.3.G.J.Snyder, E.S.Toberer.Nat.Mater.2008，7，105-114.4.D.H.Damon, M.S.Lubeli，R.M.Mazelsky，J.P h y s.C h e m.Solidsl967，28，520—522.5.B.A.Cook, M.J.Kramer, X.Weij J.L.Harringaj E.M.Levin, J.App1.Phys.2007，101，053715-1 - 053715-6.6.S.H.Yang, T.J.Zhuj S.N.Zhang, J.J.Shenj X.B.Zhao, J.Electron.Mater.2010，39，2127-2131.7.J.W.Sharp, in Proc.22nd Int.Conf.0n ThermoeIectrics2003, 267-270.8.J.P.Heremansj V.Jovovicj E.S.Toberer, A.Saramatj K.Kurosakij A.Charoenphakdeej S.Yamanakaj G.J.Snyder, Science2008，321，554-557.9.F.Stegl ich，U.Rauchschwalbej U.Gottwickj Η.M.Mayer, G.Sparnj N.Grewe ; U.Poppe J.J.M.Fransej J.App1.Phys.1985，57，3054-3059.10.H.J.Van Daalj P.B.Van Akenj K.H.J.Buschowj Phys.LettersA1974，49A，246-248.11.E.M.Levin, B.S.Kuzhelj 0.1.Bodakj B.D.Belanj 1.N.Stets.Physica StatusSolidi (b) 1990，161，783-795.12.E.M.Levin, A.V.Pustovitj V.G.Sinushkoj 0.1.Bodakj 1.N.Stetsj Sov.Phys.Solid Statel992，34 (3) ,454-458.13.Y.Fukumaj H.Asadaj J.Miyashitaj N.Nishimuraj T.Koyanagij J.Appl.Phys.2003，93，7667-7669.14.E.M.Levin, X.W.Fang, S.L.Bud，ko，W.E.Straszheimj K.Schmidt-Rohr，Phys.Rev.B2008，77,054418.专利技术概述在本专利技术的一个实施方案中，提供了具有包括半导体材料的第一组分和包括稀土材料的第二组分的热电材料，所述第二组分被包含在所述第一组分中从而相对于所述半导体材料的品质因子而言提高所述半导体材料和所述稀土材料的复合材料的品质因子。在本专利技术的一个实施方案中，提供了具有P-型热电材料和η-型热电材料的热电转换器。所述P-型热电材料和所述η-型热电材料中的至少一种包含在P-型热电材料或者η-型热电材料之一中的稀土材料。应当理解，前面关于本专利技术的一般描述和下面的详细描述是示例性的，而不是限制本专利技术的。附图说明随着通过当连同附图一起考虑时参考以下详细描述而使得本专利技术变得被更好地理解，将容易获得对本专利技术的更完整的评价以及本专利技术的许多附随优势，其中:图1 是 TAGS-85、TAGS_85+l%Ce 和 TAGS_85+l%Yb 在 300K 下的 X-射线衍射图；图2 (a)和2 (b)分别描述了在1.8和300K下测量的磁化强度Mexp,并且(b)描述了 TAGS-85+l%Yb的测量的(M/H)exp比值和计算的顺磁贡献(M/H)pm的温度相关性；图3 (a)和3 (b)分别描述了在1.8和300K下测量的磁化强度，Mexp,并且(b)描述了 TAGS-85+l%Ce的测量的(H/M)exp比值和计算的顺磁贡献(M/H)pm的温度相关性；图4 (a)和 4 (b)分别描述了纯 TAGS-85 和 TAGS_85+l%Ce 以及 TAGS_85+l%Yb 的125Te魔角自旋NMR谱图；自旋频率:22kHz，循环延迟:50ms，并且(b)描述了相同样品的归一化积分vs.延迟时间，显示了自旋-晶格弛豫；图5 (a)和 5 (b)分别描述了对于 TAGS-85、TAGS_85+l%本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·文卡塔苏伯拉玛尼安，B·A·库克，E·M·莱温，J·L·哈林佳，
申请(专利权)人：研究三角协会，由美国能源部代表的美利坚合众国政府，
类型：
国别省市：
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