[发明专利]热电合金及其制作方法与热电合金复合物

说明书

本发明有关于一种热电合金及其制作方法与热电合金复合物。此热电合金的制作方法是先提供起始材料，并对起始材料进行氧化制程，以获得氧化材料组成物。然后，将氧化材料组成物与渗碳剂加入石英管中，并进行封管制程。接着，对封闭的石英管进行渗碳制程，即可制得具有良好热电优值的热电合金。

技术领域

本发明是有关一种热电合金，特别是提供一种具有高热电优值的热电合金及其制作方法。

背景技术

热电材料可有效地直接转换热能与电能。依据其转换机制的差异，热电材料的热电现象可为塞贝克效应(Seebeck effect)、帕尔帖效应(Peltier effect)或汤姆森效应(Thomson effect)。其中，当热电材料的材料两端具有温度差或电压差时，材料两端会相应产生电压差，或者形成一端吸热一端放热的现象。

据此，通过前述的热电现象，热电材料一般可应用于废热回收发电(waste heatrecovery)或热电致冷(thermoelectric cooler)。

其次，热电材料的热电现象是取决于材料的热电优值(thermoelectric figure-of-merit)，且热电优值是以下式(I)来表示。

其中，zT代表热电优值；S代表Seekbeck系数；ρ代表电阻率；S2/ρ代表材料的功率因子(power factor)；κ代表热传导系数；且T为绝对温度(K)。

当热电优值越高时，热电材料的热电转换效率越好。然而，目前商业化的热电材料的热电优值约为1.0，故一般的热电材料仍无法取代用来散热的压缩机(热电优值约为3.5)，而局限其应用范围。

有鉴于此，亟须提供一种热电合金及其制作方法，以改进习知热电合金的缺陷。

发明内容

因此，本发明的一态样是在提供一种热电合金的制作方法，其通过渗碳制程所施加的高温，使渗碳剂分解产生活性碳原子，且活性碳原子可渗入熔融的热电合金材料中，而可提升所制得热电合金的热电性质。

本发明的另一态样是在提供一种热电合金，其是通过前述的方法所制得。

本发明的又一态样是在提供一种热电合金复合物，其包含前述的热电合金。

根据本发明的一态样，提出一种热电合金的制作方法。此制作方法是先提供起始材料，并进行氧化制程，以制得氧化材料组成物。其中，基于氧化材料组成物为100原子百分比，氧化材料组成物的氧含量是0.001原子百分比至10原子百分比。然后，将氧化材料组成物与渗碳剂加入石英管中，并进行封管制程，以制得封闭石英管。接着，对封闭石英管进行渗碳制程，即可制得本发明的热电合金。

依据本发明的一实施例，前述的起始材料包含锗、碲、铋、锌、锑、硒、铜、铟、镓、银、钴、铁及/或铅。

依据本发明的另一实施例，前述的渗碳剂包含固体碳源、液体碳源、气体碳源及/或电浆碳源。

依据本发明的又一实施例，前述将氧化材料组成物与渗碳剂加入石英管中的操作包含利用渗碳剂进行镀碳制程，以于石英管的内壁形成碳膜，并加入氧化材料组成物至具有碳膜的石英管中。

依据本发明的再一实施例，前述封闭石英管的真空度不大于0.03mbar。

依据本发明的又另一实施例，前述的渗碳制程包含升温步骤，且升温步骤是由200℃升温至起始材料的熔点。

依据本发明的再另一实施例，前述渗碳制程的冷却速率为2℃/小时至10℃/小时。

依据本发明的更另一实施例，于进行前述的渗碳制程后，此制作方法更进一步对热电合金进行长晶制程。