化合物半导体及其制备方法以及使用该化合物半导体的热电转换器件转让专利
申请号 : CN201310021769.7
文献号 : CN103130199B
文献日 : 2015-03-18
发明人 : 朴哲凞 , 孙世姬 , 权元锺 , 金兑训 , 洪承泰
申请人 : LG化学株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.具有天然超晶格结构的化合物半导体材料BiCuOTe,其中Cu2Te2层和Bi2O2层沿着c-晶轴交替排列,其中,BiCuOTe中的Bi被Ln和M中的任一种部分地取代,其中,Ln为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的任意一种或多种元素,M为选自Ba、Sr、Ca、Mg、Cd、Hg、Sn、Pb、Mn、Ga、In、Tl、As和Sb中的任意一种或多种元素,且当x和y各自分别为Bi被Ln和M取代的比率,x和y分别为0
0
2.根据权利要求1所述的化合物半导体材料,其中,Ln为选自La、Gd和Tm中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的化合物半导体材料,其中,M为Pb。
4.根据权利要求3所述的化合物半导体材料,其中,x和y分别为0
0≤y≤0.5。
5.根据权利要求4所述的化合物半导体材料,其中,x和y分别为0
0≤y<0.1。
6.根据权利要求1所述的化合物半导体材料,其中,当y为Bi被M取代的比率时,y为
0。
7.一种制备由权利要求1所定义的化合物半导体材料的方法,该方法包括如下步骤:使Bi2O3、Bi、Cu和Te各自的粉末与选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的任意一种或多种元素或其氧化物的粉末混合,非必需地使该混合的材料与选自Ba、Sr、Ca、Mg、Cd、Hg、Sn、Pb、Mn、Ga、In、Tl、As和Sb中的任意一种或多种元素或其氧化物的粉末混合,和烧结所得的材料以制备所述化合物半导体材料,其中,所述烧结温度为400℃~
750℃。
8.根据权利要求7所述的制备化合物半导体材料的方法,其中,所述烧结温度为400至
570℃。
9.一种热电转换器件,其包括权利要求1至6中任意一项所限定的化合物半导体材料作为热电转换材料。
10.具有天然超晶格结构的化合物半导体材料BiCuOTe,其中BiTeCu层和O层沿着c-晶轴交替排列,其中,BiCuOTe中的Bi部分地被Ln和M中的任一种取代,其中,Ln为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的任意一种或多种元素,M为选自Ba、Sr、Ca、Mg、Cd、Hg、Sn、Pb、Mn、Ga、In、Tl、As和Sb中的任意一种或多种元素,且当x和y各自分别为Bi被Ln和M取代的比率,x和y分别为0
0
11.根据权利要求10所述的化合物半导体材料,其中,Ln为选自La、Gd和Tm中的任意一种。
12.根据权利要求11所述的化合物半导体材料,其中,M为Pb。
13.根据权利要求12所述的化合物半导体材料,其中,x和y分别为0
0≤y≤0.5。
14.根据权利要求13所述的化合物半导体材料,其中,x和y分别为0
0≤y<0.1。
15.根据权利要求10所述的化合物半导体材料,其中,当y为Bi被M取代的比率时,y为0。
16.一种制备由权利要求10所定义的化合物半导体材料的方法,该方法包括如下步骤:使Bi2O3、Bi、Cu和Te各自的粉末与选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的任意一种或多种元素或其氧化物的粉末混合,非必需地使混合的材料与选自Ba、Sr、Ca、Mg、Cd、Hg、Sn、Pb、Mn、Ga、In、Tl、As和Sb中的任意一种或多种元素或其氧化物的粉末混合,和烧结所得的材料以制备所述化合物半导体材料,其中,所述烧结温度为400℃~
750℃。
17.根据权利要求16所述的制备化合物半导体材料的方法,其中,所述烧结温度为400至570℃。
18.一种热电转换器件,其包括权利要求10至15中任意一项所限定的化合物半导体材料作为热电转换材料。
说明书 :
化合物半导体及其制备方法以及使用该化合物半导体的热
电转换器件
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
的增加可以通过如下方式实现:用具有相对较小氧化值的Pb 或Cd 部分地取代BiCuOTe中的Bi。然而,随着载流子浓度的增加,电导率也增加,但是塞贝克系数可能会减小,以及在一些情况下,热电转换性能可能会降低。如上所述,在通过用具有相对较小氧化值的元素部分地取代Bi来提高热电转换性能方面存在限制。此外,当电导率和塞贝克系数中的至少一项增大时,需要防止另一项降低。在本发明中,这可以通过用上述的镧系元素部分地取代Bi实现。也就是说,由用具有比Bi更低的氧化值的元素取代引起的塞贝克系数的降低被由用具有与Bi相同的氧化值的镧系元素取代引起的熵增加抵消。
实施例1(Ln=La) 0.9681 0.5108 0.4660 0.9357 0.1195
实施例2(Ln=Gd) 0.9638 0.5085 0.4639 0.9315 0.1323
实施例3(Ln=Tm) 0.9610 0.5071 0.4626 0.9289 0.1404
实施例4(x=0.005) 1.4395 0.7663 0.6990 1.4037 0.1792 0.0123
实施例5(x=0.01) 1.4269 0.7664 0.6991 1.4038 0.1792 0.0246
实施例6(x=0.02) 1.4016 0.7666 0.6993 1.4042 0.1793 0.0491
参考实施例2 1.6672 0.7534 0.6873 1.3800 0 0.0121
参考实施例3 2.5356 1.1724 1.0695 2.1475 0 0.0751
因此,根据本发明,Bi同时被La和Pb部分地取代确实增大了功率因数,并减小了功率因数随着温度升高的降低率。