【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新颖的热电转换材料，其中在纯硅中掺有各种添加元素，更具体地涉及具有多晶结构的硅基热电转换材料，其特征在于所述晶体结构包括由富硅相和富添加元素相组成的晶粒，在富添加元素相中至少一种类型的添加元素沉积在其晶粒边界，结果是获得了极大的Seebeck(塞贝克)系数和极低的50W/m·K或更小的热导率，使得热电转换率显著上升，所述硅基热电转换材料主要由硅组成，它是一种丰富的资源而且几乎没有环境污染。由于热电转换材料能提供近代工业需要的热能的高效利用，它们被期望投入实用。已经研究了很广泛的应用，例如将废热转换为电能的系统，易于在户外获得电能的小型便携发电机，气体设备的火焰探测器，等等。热能到电能的转换效率是品质因数ZT的函数，与ZT成比例增大。品质因数由公式1表示。ZT=α2σT/κ公式1这里，α是热电材料的Seebeck系数，σ是电导率，κ是热导率，T表示为热电材料在高温侧(TH)和低温侧(TL)的绝对温度平均值。迄今为止已知的热电转换材料，例如FeSi2和SiGe等硅化物，是丰富的自然资源，但前者的品质因数ZT为0.2或更小，其转换效率低且其可用温...
【技术保护点】
一种具有晶体结构的热电转换材料，其中在硅中含有０．００１－３０原子％的一种添加元素或几种添加元素的组合，至少一种类型的添加元素淀积在其中硅占多晶结构的至少８０原子％的晶粒上及其晶粒边界处。
【技术特征摘要】
JP 1999-3-10 063074/99;JP 1999-3-10 063088/99;JP 11．一种具有晶体结构的热电转换材料，其中在硅中含有0.001-30原子％的一种添加元素或几种添加元素的组合，至少一种类型的添加元素淀积在其中硅占多晶结构的至少80原子％的晶粒上及其晶粒边界处。2．一种具有晶体结构的热电转换材料，其中在硅中含有0.001-20原子％的能产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合，至少一种类型的添加元素淀积在其中硅占多晶结构的至少80原子％的晶粒上及其晶粒边界处。3．一种具有晶体结构的热电转换材料，其中在硅中含有0.001-20原子％的能产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合和0.1-10原子％的不产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合，至少一种类型的添加元素淀积在其中硅占多晶结构的至少80原子％的晶粒上及其晶粒边界处。4．一种具有晶体结构的热电转换材料，其中在硅中含有0.1-20原子％的不产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合和0.001-10原子％的产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合，至少一种类型的添加元素淀积在其中硅占多晶结构的至少80原子％的晶粒上及其晶粒边界处。5．一种具有晶体结构的热电转换材料，其中在硅中含有0.1-10原子％的不产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合和0.001-10原子％的产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合，至少一种类型的添加元素淀积在其中硅占多晶结构的至少80原子％的晶粒上及其晶粒边界处。6．一种具有晶体结构的热电转换材料，其中在硅中含有5-10原子％的不产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合(化合物半导体除外)、1-10原子％的至少一种类型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体或Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体和0.001-5原子％的产生载流子的一种添加元素或几种添加元素的组合，至少一种类型的添加元素淀积在其中硅占多晶结构的至少80原子％的晶粒上及其晶粒边界处。7．根据权利要求1-6的热电转换材料，其中能产生载流子并使所述材料成为p型半导体的添加元素(添加元素Ap)是从包括Ap1族(Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cd,Hg,B,Al,Ga,In,Tl)和过渡金属元素M1(Y,Mo,Zr)的组中选择的一种或几种。8．根据权利要求1-6的热电转换材料，其中能产生载流子并使所述材料成为n型半导体的添加元素(添加元素An)是从包括An1族(N,P,As,Sb,Bi,O,S,Se,Te)，过渡金属元素M2(Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Nb,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au；这里Fe占10原子％或更少)和稀土元素RE(La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Yb,Lu)的组中选择的一种或几种。9．根据权利要求1、3、4、5和6的热电转换材料，其中不产...
【专利技术属性】
技术研发人员：贞富信裕，山下治，西乡恒和，能见正夫，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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