一种立方相硒化锗基热电材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种立方相硒化锗基热电材料及其制备方法，所述立方相硒化锗基热电材料的化学通式为(Ge<subgt;1‑y</subgt;Pb<subgt;y</subgt;Se)<subgt;1‑x</subgt;(Sb<subgt;2</subgt;Te<subgt;3</subgt;)<subgt;x</subgt;，其中，x、y的取值范围分别为：0≤x≤0.15，0≤y≤0.07。所述制备方法包括：按照立方相硒化锗基热电材料的化学通式称取各元素单质混合得到混合料，并进行封装；将封装后的混合料在高温熔融状态下充分反应，再经过淬火后得到金属铸锭；将所述金属铸锭放入球磨罐中，并按一定比例放入不同直径的球磨珠后，对金属铸锭进行球磨，得到粉末料；利用放电等离子体烧结炉将获得的粉末料烧结成型，冷却后得到所述立方相硒化锗基热电材料。本发明专利技术提供的立方相硒化锗基热电材料在室温下即呈现立方相，且具有优异的热电性能以及高的结构稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热电能源转换，更具体地，尤其涉及一种立方相硒化锗基热电材料及其制备方法。

技术介绍

1、随着我国经济和社会的高速发展，环境问题日益突出，超过三分之二的能量以低级热的形式被浪费，因此，如何减少废热的排放，提高能源利用率尤为重要。热电能量转换技术可以将低品位的废热转化为有用的电能，在汽车尾气和工业余废热的回收利用、深空探测设备的电源供给、通讯设备的微型芯片制冷等领域具有广阔的应用前景。热电材料的性能由无量纲热电优值zt决定，zt＝σα2t/κ，其中σ是电导率，α是塞贝克系数，t是绝对温度，κ是总热导率。传统的热电性能优化方法主要有声子工程和能带工程，化学键剪裁导致相结构的变化可以同时实现能带与声子色散关系的调控。

2、近年来，硒化锡因其前所未有的峰值zt而受到广泛关注，同为ⅳ-ⅵ族半导体的硒化锗由于具有与硒化锡相似的层状结构而逐渐进入人们视野。密度泛函理论(dft)预测在最佳空穴掺杂浓度下，正交硒化锗在800k下的峰值zt为2.5。然而，由于增加载流子浓度的实验尝试至今仍未成功，导致经掺杂的具有原始正交结构的硒化锗样品并未获得相对较高本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种立方相硒化锗基热电材料，其特征在于，所述立方相硒化锗基热电材料的化学通式为(Ge1-yPbySe)1-x(Sb2Te3)x，其中，其中x为Sb2Te3的摩尔百分比，y为Pb的摩尔百分比，x、y的取值范围分别为：0≤x≤0.15，0≤y≤0.07。

2.根据权利要求1所述的立方相硒化锗基热电材料，其特征在于，所述立方相硒化锗基热电材料的化学式为(Ge0.95Pb0.05Se)0.9(Sb2Te3)0.1。

3.一种制备如权利要求1所述的立方相硒化锗基热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的立方相硒化锗基热电材料...

【技术特征摘要】

1.一种立方相硒化锗基热电材料，其特征在于，所述立方相硒化锗基热电材料的化学通式为(ge1-ypbyse)1-x(sb2te3)x，其中，其中x为sb2te3的摩尔百分比，y为pb的摩尔百分比，x、y的取值范围分别为：0≤x≤0.15，0≤y≤0.07。

2.根据权利要求1所述的立方相硒化锗基热电材料，其特征在于，所述立方相硒化锗基热电材料的化学式为(ge0.95pb0.05se)0.9(sb2te3)0.1。

3.一种制备如权利要求1所述的立方相硒化锗基热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的立方相硒化锗基热电材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中，将所述混合料放入带凹槽的石英管中，凹槽处放入一颗圆柱形石英珠，用氢氧焰对石英珠处加热，将所述石英管密封形成密闭的高真空管内环境并使用氩气洗气，防止所述混合料氧化。

5.根据权利要求3所述的立方相硒化锗基热电材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述混合料中，各元素单质的纯度均大于99.999％。

6.根据权利要求3所述的立方相硒化锗基热电材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中，将所述马弗炉以每小时180-220℃的速率加热升温至540-660℃，保温100-150min，然后以2℃/min-4℃/min的升温速率至1000℃-1100℃下熔炼，保温600-900min，随后1℃/min-3℃/min的降温速率至750-850℃后使用冷水淬火，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡利鹏，罗晓环，黄晓沛，郭钰，罗浩然，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：