[发明专利]热电材料、热电元件、光学传感器和热电材料的制造方法

权利要求书

1.一种热电材料，其包含：

分散在第一材料和第二材料的混合体中的多个纳米粒子，

所述第一材料含有Si和Ge，

所述第二材料不同于所述第一材料，

所述第二材料的原子浓度和Si对Ge的组成比满足下式(1)和(2)中的关系式，其中c表示所述热电材料中所述第二材料的原子浓度, 单位为原子％且r表示所述热电材料中Si对Ge的组成比：

r≤0.62c-0.25...(1)

r≥0.05c-0.06...(2)，

其中所述热电材料具有量子网络结构，其中粒径为5nm以下的纳米粒子以2nm以下的粒间隔分散在所述混合体中。

2.根据权利要求1所述的热电材料，其中

所述第二材料的原子浓度和所述组成比还满足下式(3)中的关系式：

r≥0.23c+0.3...(3)。

3.根据权利要求1或2所述的热电材料，其中

所述组成比为0.16以上。

4.根据权利要求3所述的热电材料，其中

所述组成比为0.3以上。

5.根据权利要求4所述的热电材料，其中

所述组成比为0.56以上。

6.根据权利要求1或2所述的热电材料，其中

所述第二材料为Au、Cu、B或Al。

7.一种热电元件，其包含：

被掺杂为p型或n型的权利要求1至6中任一项所述的热电材料；以及

分别与所述热电材料的第一端面以及与所述第一端面相反的第二端面接合的一对电极。

8.一种热电元件，其包含：

被掺杂为p型或n型的权利要求1至6中任一项所述的热电材料；以及

在所述热电材料的同一主面上互相隔开布置并与所述热电材料接合的一对电极。

9.一种热电元件，其包含：

被掺杂为p型的第一热电材料；

被掺杂为n型的第二热电材料，所述第一热电材料和所述第二热电材料分别由权利要求1至6中任一项所述的热电材料构成，所述第一热电材料和所述第二热电材料各自具有第一端面和位于所述第一端面的相反侧的第二端面，所述第一热电材料和所述第二热电材料在所述第一端面处互相接合；以及

分别与所述第一热电材料的所述第二端面以及所述第二热电材料的所述第二端面接合的一对电极。

10.一种光学传感器，其包含：

吸收光并将光转换为热的吸收体；和

与所述吸收体连接的热电转换部，

所述热电转换部包含被掺杂为p型或n型的权利要求1至6中任一项所述的热电材料。

11.一种热电材料的制造方法，所述热电材料包含分散在第一材料和第二材料的混合体中的多个纳米粒子，所述第一材料含有Si和Ge，所述第二材料不同于所述第一材料，其中所述热电材料具有量子网络结构，其中粒径为5nm以下的纳米粒子以2nm以下的粒间隔分散在所述混合体中，

所述方法包括如下步骤：

交替地堆叠含有Ge和所述第二材料的第一层以及含有Si并且不含有所述第二材料的第二层，

所述第二材料的原子浓度和Si对Ge的组成比满足下式(1)和(2)中的关系式，其中c表示所述热电材料中所述第二材料的原子浓度(单位为原子％)且r表示所述热电材料中Si对Ge的组成比：

r≤0.62c-0.25...(1)

r≥0.05c-0.06...(2)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括通过对将所述第一层和所述第二层堆叠而获得的堆叠体进行退火处理而在所述混合体中形成所述多个纳米粒子的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其中

所述退火处理的温度为300℃以上且800℃以下。