用于松散黝铜矿材料的电接触部和热接触部及其制备方法技术

在一方面，结构包括黝铜矿基底；第一接触金属层，其被布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及第二接触金属层，其被布置在第一接触金属层上面。热电装置可以包含此类结构。在另一方面，方法包括提供黝铜矿基底；将第一接触金属层布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及将第二接触金属层布置在第一接触金属层上面。制作热电装置的方法可以包括此类方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于松散黝铜矿材料的电接触部和热接触部及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求以下申请的权益，这些申请的每个的全部内容通用引用并入本文：2014年12月31日提交的并且标题为“ELECTRICALANDTHERMALCONTACTSFORBULKTETRAHEDRITE”的美国临时专利申请第62/098,945号；以及2015年8月24日提交的并且标题为“ELECTRICALANDTHERMALCONTACTSFORBULKTETRAHEDRITEMATERIAL”的美国临时专利申请第62/208,954号。领域本申请涉及黝铜矿材料。在一个实例中，黝铜矿材料可以被用于热电装置。将认识到的是，本专利技术具有广泛得多的适用范围。背景黝铜矿是在采矿业中作为天然存在的矿物已经已知很长时间的材料，但是仅最近已经认识其热电性质，例如用作P-型热电材料(P-typethermoelectricmaterial)。本领域已知的示例性黝铜矿材料包括式(Cu,Ag)12-xMx(Sb,As,Te)4(S,Se)13的化合物，其中M是过渡金属或合适的过渡金属组合，其中x在0和2之间。用于在黝铜矿材料中使用的示例性过渡金属包括Zn、Fe、Mn、Hg、Co、Cd以及Ni中的一种或更多种的任何合适的组合，例如Zn和Ni的组合。关于示例性黝铜矿材料和制备此类材料的示例性方法的另外的细节见以下参考文献，这些参考文献的每个的全部内容通过引用并入本文：2014年1月9日公布的并且标题为“THERMOELECTRICMATERIALSBASEDONTETRAHEDRITESTRUCTUREFORTHERMOELECTRICDEVICES”的国际公布号WO2014/008414；2015年1月8日公布的并且标题为“THERMOELECTRICMATERIALSBASEDONTETRAHEDRITESTRUCTUREFORTHERMOELECTRICDEVICES”的国际公布号WO2015/003157；Lu等人，“Highperformancethermoelectricityinearth-abundantcompoundsbasedonnaturalmineraltetrahedrites”，AdvancedEnergyMaterials3：342-348(2013)；Lu等人，“Naturalmineraltetrahedriteasadirectsourceofthermoelectricmaterials”，PhysicalChemistryChemicalPhysics15:5762-5766(2013)；以及Lu等人，“Increasingthethermoelectricfigureofmeritoftetrahedritesbyco-dopingwithnickelandzinc”,ChemistryofMaterials27:408-413(2015)。概述本申请涉及黝铜矿材料。在一个实例中，黝铜矿材料可以被用于热电装置。将认识到的是，本专利技术具有广泛得多的适用范围。在一方面，结构包括黝铜矿基底；第一接触金属层，其被布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及第二接触金属层，其被布置在第一接触金属层上面。在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物。难熔金属可以选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。稳定的难熔金属氮化物可以选自由以下组成的组：TiN和TaN。稳定的难熔金属碳化物可以选自由以下组成的组：TiC和WC。稳定的硫化物可以包括La2S3。在某些实施方案中，第二接触金属层包含贵金属。另外地或可选择地，第二接触金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。在某些实施方案中，结构还包括扩散屏障金属层(diffusionbarriermetallayer)，该扩散屏障金属层被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物。难熔金属可以选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。在某些实施方案中，结构可以包含与第二接触金属层直接接触的硬焊料(braze)或软焊料(solder)。在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN。第二接触金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。在某些实施方案中，结构还包括扩散屏障金属层，该扩散屏障金属层被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。在某些实施方案中，结构可以包含与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。在某些实施方案中，第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au。在某些实施方案中，结构还包括扩散屏障金属层，该扩散屏障金属层被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。在某些实施方案中，结构可以包含与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。在另一方面，热电装置包含任何此类结构。在另一方面，方法包括提供黝铜矿基底；将第一接触金属层布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及将第二接触金属层布置在第一接触金属层上面。在某些实施方案中，使用物理气相沉积或化学气相沉积布置第一接触金属层和第二接触金属层中的至少一种。物理气相沉积可以包括溅射(sputtering)或阴极电弧物理气相沉积(cathodicarcphysicalvapordeposition)。在某些实施方案中，所述提供和布置的步骤包括使呈粉末形式的第一接触金属层和第二接触金属层与黝铜矿粉末一起共烧结(co-sinter)。在某些实施方案中，所述提供和布置的步骤包括使第一接触金属层和第二接触金属层的薄箔(thinfoil)与黝铜矿粉末一起共烧结。在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：黝铜矿基底；第一接触金属层，其被布置在所述黝铜矿基底上面并且与所述黝铜矿基底直接接触；以及第二接触金属层，其被布置在所述第一接触金属层上面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.31 US 62/098,945;2015.08.24 US 62/208,9541.一种结构，包括：黝铜矿基底；第一接触金属层，其被布置在所述黝铜矿基底上面并且与所述黝铜矿基底直接接触；以及第二接触金属层，其被布置在所述第一接触金属层上面。2.如权利要求1所述的结构，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物。3.如权利要求2所述的结构，其中所述难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。4.如权利要求2或权利要求3所述的结构，其中所述稳定的难熔金属氮化物选自由以下组成的组：TiN和TaN。5.如权利要求2或权利要求3所述的结构，其中所述稳定的难熔金属碳化物选自由以下组成的组：TiC和WC。6.如权利要求2所述的结构，其中所述稳定的硫化物包括La2S3。7.如权利要求1-6中任一项所述的结构，其中所述第二接触金属层包含贵金属。8.如权利要求1-6中任一项所述的结构，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。9.如权利要求1-8中任一项所述的结构，还包括扩散屏障金属层，所述扩散屏障金属层被布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。10.如权利要求9所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物。11.如权利要求10所述的结构，其中所述难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。12.如权利要求9所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。13.如权利要求9-12中任一项所述的结构，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。14.如权利要求1-13中任一项所述的结构，还包含与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。15.如权利要求1所述的结构，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN。16.如权利要求1或权利要求15所述的结构，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。17.如权利要求1、15或16中任一项所述的结构，还包括扩散屏障金属层，所述扩散屏障金属层被布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。18.如权利要求17所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo。19.如权利要求17或权利要求18所述的结构，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。20.如权利要求1或15-19中任一项所述的结构，还包含与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。21.如权利要求1所述的结构，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。22.如权利要求1或权利要求21所述的结构，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au。23.如权利要求1、21或22中任一项所述的结构，还包括扩散屏障金属层，所述扩散屏障金属层被布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。24.如权利要求23所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W。25.如权利要求23或权利要求24所述的结构，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。26.如权利要求1或21-25中任一项所述的结构，还包含与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。27.一种方法，包括：提供黝铜矿基底；将第一接触金属层布置在所述黝铜矿基底上面并且与所述黝铜矿基底直接接触；以及将第二接触金属层布置在所述第一接触金属层上面。28.如权利要求27所述的方法，其中使用物理气相沉积或化学气相沉积布置所述第一接触金属层和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：琳赛·米勒，约翰·P·赖芬贝格，道格拉斯·克兰，亚当·洛里默，马里奥·阿吉雷，乔丹·蔡斯，马修·L·斯卡林，
申请(专利权)人：阿尔法贝特能源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US