一种高性能半导体热电晶棒的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种高性能半导体热电晶棒的制备方法及其应用，涉及热电材料领域。通过额外添加10‑15%的Te，协同体积比为3~5：1的Ar和H2混合气体环境中熔炼，经摇摆、冷却、区熔及后处理得到高性能半导体热电晶棒。额外添加的Te补偿高温熔炼过程中因Te元素挥发导致的实际成分损失，挥发的Te被H2捕获生成H2Te气体，通过气相扩散重新沉积到熔体中，形成动态循环，降低Te成分偏差；避免Te团聚孔洞，提高材料的致密度；提高材料的成分均匀性，进而减少晶格散射，提升电导率和Seebeck系数，进而提升热电优值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热电材料领域，具体涉及一种高性能半导体热电晶棒的制备方法及其应用。

技术介绍

1、随着热电晶棒材料在能源回收、半导体温差发电与制冷等前沿领域的广泛应用，对其高性能、高稳定性的要求愈发迫切。然而，当前整个制备过程面临诸多技术瓶颈，严重制约着热电晶棒材料的性能提升与产业发展。

2、在材料合成环节，硫族元素（te/se）的高温挥发问题始终难以攻克。传统的合成方法，无论是纯真空环境下的熔炼，还是填充惰性气体（如氩气 ar）的工艺，都无法有效抑制硫族元素的挥发。这导致材料化学计量比失衡，直接影响热电材料的核心性能参数，如塞贝克系数、电导率和热导率，进而降低热电转换效率。即使采用传统的过量添加 te（5~8%）的补偿方式，仍会出现过量te 结块、补偿效率低下等问题，使得材料成分均匀性差，晶棒致密度不足，进而降低材料的热电优值。

3、随着热电材料应用场景的不断拓展，如在航空航天、高端电子设备等对性能稳定性要求极高的领域，传统制备工艺下热电晶棒材料因性能波动大、质量一致性差等问题，已难以满足实际需求。因此，亟需开发全新的制备工艺及参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高性能半导体热电晶棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Ar和H2混合气体的压强为0.05~0.15MPa。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述设定比例包括：Bi原料、Sb原料、Te原料和Se原料的摩尔比为2-y:y:3-x:x，0≤x≤1，0≤y≤2。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将反应料置于Ar和H2混合气体环境中熔炼，得到熔融态料体，包括：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一段熔炼的升温速率为8~12℃/min，第二段熔炼的...

【技术特征摘要】

1.一种高性能半导体热电晶棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ar和h2混合气体的压强为0.05~0.15mpa。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述设定比例包括：bi原料、sb原料、te原料和se原料的摩尔比为2-y:y:3-x:x，0≤x≤1，0≤y≤2。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将反应料置于ar和h2混合气体环境中熔炼，得到熔融态料体，包括：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一段熔炼的升温速率为8~12℃/min，第二段熔炼的升温速率为3~6℃/min，第三段熔炼的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚宗祥，陈树山，池桂君，吴贺杰，陈来东，李名磊，陈磊，
申请(专利权)人：香河东方电子有限公司，
类型：发明
国别省市：