[发明专利]生产热电固体元件的方法

权利要求书

1.一种用于生产包含Zn4Sb3的固体元件的方法，所述方法包括：

-混合元素锌和元素锑的粉末以便获得包含元素锌和元素锑的混合粉末，

-将所述混合粉末置于容器中，以及

-进行组合合成和烧结过程包括：

-施加脉冲电流通过所述混合粉末，以便增加所述混合粉末的温度至200-1000摄氏度的区间，以及

-向所述混合粉末施加至少1兆帕斯卡的压力，并且

其中，施加所述脉冲电流通过所述混合粉末和向所述混合粉末施加压力的步骤同时发生。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，进行施加脉冲电流通过所述混合粉末的步骤以便增加所述混合粉末的温度至350-500摄氏度的区间。

3.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述脉冲电流为相对于时间反复增加和减小的电流。

4.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所生产的固体元件为相纯的，比如至少90.0wt%为Zn4Sb3，比如至少95wt%为Zn4Sb3，比如至少98wt%为Zn4Sb3，比如至少99wt%为Zn4Sb3，比如至少99.5wt%为Zn4Sb3，比如至少99.9%为Zn4Sb3。

5.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所生产的固体元件具有如相对于6.39g/cm^3所测量的至少90%，比如至少95%，比如至少98%，比如至少99%，比如至少99.5%，比如至少99.9%的相对密度。

6.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括步骤：

-将包含锌的元件放置在邻近所述混合粉末，比如与所述混合粉末物理接触，比如与所述混合粉末电接触，到如此程度以致在施加脉冲电流通过混合粉末的步骤期间允许锌离子从所述元件电迁移至所述混合粉末。

7.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，施加到所述混合粉末的压力为至少60兆帕斯卡，比如60兆帕斯卡以上，比如至少65兆帕斯卡，比如至少70兆帕斯卡，比如至少80兆帕斯卡，比如至少85兆帕斯卡，比如至少90兆帕斯卡，比如至少95兆帕斯卡，比如至少100兆帕斯卡，比如100兆帕斯卡。

8.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所施加的通过所述混合粉末的电流大到足以将所述样品加热至至少350摄氏度，比如至少355摄氏度，比如至少360摄氏度，比如至少365摄氏度，比如至少370摄氏度，比如至少375摄氏度，比如至少380摄氏度，比如至少385摄氏度，比如至少395摄氏度，比如至少390摄氏度，比如至少395摄氏度，比如至少400摄氏度，比如到400摄氏度。

9.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所施加的电流在不到24小时内，比如在12小时内，比如在8小时内，比如在4小时内，比如在2小时内，比如在90分钟内，比如在60分钟内，比如在45分钟内，比如在30分钟内，比如在25分钟内，比如在20分钟内，比如在15分钟内，比如在10分钟内，比如在5分钟内基本上被关掉，比如完全关掉。

10.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所施加的压力在不到24小时内，比如在12小时内，比如在8小时内，比如在4小时内，比如在2小时内，比如在90分钟内，比如在60分钟内，比如在45分钟内，比如在30分钟内，比如在25分钟内，比如在20分钟内，比如在15分钟内，比如在10分钟内，比如在5分钟内释放，比如减至大气压。

11.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，加热速度为每分钟至少50摄氏度，比如每分钟至少75摄氏度，比如每分钟至少100摄氏度，比如每分钟至少125摄氏度，比如每分钟至少150摄氏度。

12.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，加热速度为每分钟至多50摄氏度，比如每分钟至多75摄氏度，比如每分钟至多100摄氏度，比如每分钟至多125摄氏度，比如每分钟至多150摄氏度。

13.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述混合粉末具有对应于化学计量式Zn4Sb3的成分，其中部分Zn原子以相对于Zn原子的20mol%或更少的总量可选地由选自包括Sn、Mg、Pb和/或过渡金属的组的一种或多种元素取代。