一种包括以下通式的化合物的ｐ－传导的或ｎ－传导的半导体材料，Ｐｂ↓［１－（ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘｎ）］Ａ↓［ｘ１］↑［１］Ａ↓［ｘ２］↑［２］…Ａ↓［ｘｎ］↑［ｎ］Ｔｅ↓［１＋ｚ］，其中在每种情况下独立地，ｎ是不同于Ｐｂ和Ｔｅ的化学元素的数量，１ｐｐｍ≤ｘ１…ｘｎ≤０．０５，－０．０５≤ｚ≤０．０５，并且ｎ≥２，Ａ↑［１］…Ａ↑［ｎ］彼此互不相同并且选自元素组Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ，或者ｎ＝１，Ａ↑［１］选自Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｇｒ、Ｎｂ、Ｔａ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括铅和碲以及至少一个或两个进一步掺杂物的半导体材料，并且涉及热电生成器和包括热电生成器的珀耳帖(Peltier)装置。
技术介绍
热电生成器和珀耳帖装置已经为大家所知有些时间了。在一侧上祐力口 热而在另一側上被冷却的p-掺杂和n-掺杂半导体通过外部电路传送电荷， 并且电气工作可以通过该电路中的载荷被实施。该过程中实现的热能到电 能的转换效率在热力学上受限于卡诺(Carnot)效率。因而，在热的一侧 1000K而"冷，，的一側400K的温度下，(1000-400): 1000 = 60%的效 率将是可能的。然而，到目前为止仅已实现达10%的效率。另一方面，当对这样的装置应用直流电时，热从一侧^L传送到另一侧。 这样的珀耳帖装置作为热泵工作并且因此适于冷却装置部件、车辆或建筑。 因为总是传送比对应于供应的能当量的更多的热，通过珀耳帖原理加热也 比常规加热更有利。例如，1993年11月8日，日^t黄滨，Cronin B. Vining的文章ITS Short Course on Thermoelectricity可以让我们4艮好地回顾热电效应和材料。目前，在航天探测器中使用热电生成器，用于生成直流电、用于对管 道进行阴极腐蚀保护、用于向灯浮标和无线电浮标供应能源、用于操作收 音机和电视机。热电生成器的优点在于它们的极端可靠性。例如，它们不 考虑诸如大气湿度的大气条件进行工作；没有失效倾向的质量转移，而是 只有电荷转移；燃料被连续地、没有活火催化地燃烧，这仅释放少量的CO、 NOx和未燃烧的燃料；有可能使用从通过天然气、汽油、煤油、柴油燃料的氢到诸如菜籽油甲酯的生物获取的燃料的任何燃料。热电能量转换因而非常灵活地适合诸如氢经济或来自可再生能源的能 源生成的未来需求。特别吸引人的应用将是在电动车辆中用于转换为电能。将不需要为该 目的在现有的加油站网络中进行任何改变。然而，对这样的应用将要求大于30%的效率。太阳能直接转换为电能也将是非常吸引人的。诸如抛物槽的聚能器可 以以大约95%至97%的效率将太阳能聚集至生成电能的热电生成器。 然而，对作为热泵的应用还需要更高的效率。本质上，参考热电活性材料的效率为热电活性材料鉴定等级。在这点 上热电材料的特征被称为Z因子(品质因数)z = s2其中S是塞贝克(Seebeck)系数、a是电导率和k是热导率。优选具有很 低的热导率、很高的电导率和很大的塞贝克系数的热电材料，以便品质因 数呈现很高的值。乘积S2 a被称为功率因子并用于比较热电材料。另夕卜，无量纲的乘积Z，T还经常被报告用于比较的目的。到目前为止 已知的热电材料在最佳温度下具有大约为1的Z*T最大值。超过该最佳温 度，Z'T的值经常低于1。更精确的分析示出从 <formula>formula see original document page 5</formula>计算效率n，其中(也可以参见Mat.Sci.和Eng.B29(1995)228 )。因而目的是提供具有很高Z值和高的可实现的温差的热电材料。从固 态物理学的观点，此处必须克服很多问题高cj要求在材料中的高电子迁移率，即电子(或在p-导电材料中的空穴)不得被强力地束绰到原子核。具有高电导率C7的材料通常同时具有高热导率(Wiedemann-Franz定律)，这不允许Z被顺利地改变。目前使用 的材料，例如BhTe3，已经构成折衷。例如，通过铸成合金电导率被降低 到比热导率更小的程度。因此优选^f吏用例如在US 5,448,109中描述的 (Bi2T3)"Sb2T3)5(Sb2Se3)5或Bi12Sb23Te65的合金。对具有高效率的热电材料，优选地仍旧必须满足进一步的限制条件。 特别是，它们必须充分地热稳定以便能够在操作条件下没有重大效率损失 地工作多年。这要求本身在高温下热稳定的相、稳定的相组成，以及还要 求合金成分到邻接的触点材料中的可忽略的扩散。在更近的专利文献中，可以发现热电材料的描述，例如在US 6,225,550 和EP-A-1 102 334中。US 6,225,550本质上涉及由掺杂有优选是过渡材料的进一步的元素的 MgxSbz组成的材料。EP-A-1 102 334公开了包括至少一个三元材料的p-掺杂或n-掺杂的半 导体材料，所述三元材料来自硅化物、硼化物、锗化物、碲化物、疏化物、 硒化物、锑化物、铅化物和半导体氧化物的物质种类。文章"Thermoelectric properties of n-type (Pb^xGex)Te fabricated by hot pressing method", Proceedings ICT, XVI. International Conference on Thermoelectrics, 1997年8月26至29日，Dresden, 228至231页描述了用 于准备公式(Pb^Gex)Te的三元化合物的过程，其中x-0至0.15，该系统 掺杂有0,3。/。的Bi。通过将适当数量的Pb、 Ge、 Te和Bi装填到已在内部 上以碳涂层的石英管中，随后抽空空气，密封并在旋转炉中加热到IOOO'C两小时获得所述材料。随后，该系统被冷却到室温。然后在熔体区熔炉中在IOOO匸以1咖/min的增长率生成(PbkGex)Te块。所述块随后4皮研磨成 大小从卯到250 p m的粉末。在此之后是在H2/Ar气氛中在400'C还原处 理24小时。这些粉末被冷压缩并随后在减压下以650至750。C被加热。参 考因此获得的材料，已发现热电材料的塞贝克系数和电阻随着在半导体材 料中的GeTe含量x上升，而热导率随着在半导体材料中的GeTe含量x 中的上升而下降。获得的最佳塞贝克系数是约-150jLiV/K，以及电阻率是l mn/cm。热导率是最小值2W/(nvK)。从该现有技术出发，本专利技术的目的是提供具有高效率并且呈现出用于 改变应用领域的合适的性能特征的半导体材料(热电活性材料)。
技术实现思路
根据本专利技术通过包括通式(I)的化合物的半导体材料来实现本目的Ph A1 A2 A" TV1 "i —(义1 +义2 + ... + -\77)"义1"^^2*,,^义"丄^1 + z (I)其中在每种情况下独立地n是不同于Pb和Te的化学元素的数量lppm S xI..jcw S 0.05 —0.05《z《0.05并且 》2A^…A11彼此互不相同并且选自元素组Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Si、 Ge、 Sn、 As、 Sb、 Bi、 S、 Se、 Br、 I、 Sc、 Y、 La、 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Re、 Fe、 Ru、 Os、 Co、 Rh、 Ir、 Ni、 Pd、 Pt、 Cu、 Ag、 Au、 Zn、 Cd、 Hg、Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu，以及优选地;f皮此互不相同并选自元素组Al、 In、 Si、 Ge、 Sn、 Sb、 Bi、 Se、 Ti、 Zr、 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括通式（Ⅰ）的化合物的ｐ－传导的或ｎ－传导的半导体材料， Ｐｂ↓［１－（ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘｎ）］Ａ↓［ｘ１］↑［１］Ａ↓［ｘ２］↑［２］…Ａ↓［ｘｎ］↑［ｎ］Ｔｅ↓［１＋ｚ］ （Ⅰ） 其中： 在每种情况下独立地 ｎ是不同于Ｐｂ和Ｔｅ的化学元素的数量 １ｐｐｍ≤ｘ１…ｘｎ≤０．０５ －０．０５≤ｚ≤０．０５ 并且 ｎ≥２ Ａ↑［１］…Ａ↑［ｎ］彼此互不相同并且选自元素组Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ ｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ， 或者 ｎ＝１ Ａ↑［１］选自Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｇｒ、Ｎｂ、Ｔａ。
【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：F哈斯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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