[发明专利]一种两相混杂结构(AgInSe2

说明书

本发明涉及一种两相混杂结构(AgInSesubgt;2/subgt;)subgt;y/subgt;(Agsubgt;2/subgt;Se)subgt;z/subgt;热电材料及其制备工艺，其要点是在AgInSesubgt;2/subgt;相中原位生长Agsubgt;2/subgt;Se次相，上述y、z的取值为y＝0.806～0.715，z＝0.194～0.285。制备时，根据化学式Agsubgt;1+2x/subgt;InSesubgt;2+x/subgt;(0.25～0.4)将Ag、In、Se三种元素配比，配比时过量设置Ag和Se，且过量Ag含量是过量Se含量的两倍，配比后放置在石英管内真空熔炼合成，通过控制温度、合成时间，并经降温、退火、冷却至是室温后，经粉碎和球磨后，再经放电等离子火花烧结成形，制备得到该热电材料。该材料无污染，无噪音，具有运行可靠，寿命长，制备工艺简单的优点。

技术领域

本发明涉及热电材料领域，适用于热能与电能直接转换的中温发电的关键元器件用材，是一种两相混杂结构(AgInSe₂)_y(Ag₂Se)_z热电材料及其制备工艺。

背景技术

热电半导体材料是一种通过载流子，包括电子或空穴的运动实现电能和热能直接相互转换的新型半导体功能材料。由热电材料制作的发电和制冷装置具有体积小、无污染、无噪音、无磨损、可靠性好、寿命长等优点。在民用领域中，潜在的应用范围：家用冰箱、冷柜、超导电子器件冷却及余热发电、废热利用供电以及边远地区小型供电装置等。

热电材料的综合性能由无量纲热电优值ZT描述，ZT＝Tσα²/κ，其中α是Seebeck系数、σ是电导率、κ是热导率、T是绝对温度。因此，热电材料的性能与以上三个参数有密切的关系。同时，材料的最高热电优值(ZT)一般只在某一个温度值下才取得最大值，因此，热电性能又与温度相关联。目前，被开发的高品质热电材料多为均质(单相)固溶体，已被小范围应用的中温发电用热电材料主要是50年代开发的Pb-Te基、Fe(Mg)-Si基等中温系列合金。两者的最大热电优值已达到1.5左右，其最佳使用温度一般在550℃以下。而对于两相或多相混杂结构热电材料的研究与开发相对较少。

混杂结构热电材料的主要特点是其组成相的性能可以相差较大。对于热电性能来说，其组成相的电学性能和热学性能往往相悖，但合成后两相之间则能实现性能互补。虽然混杂各相可以机械混合，但原位生长的次相则对性能互补作用似乎更大。因此，设计各相性能互补且又与通过原位生长而形成的次相组成混杂结构的热电材料对于提升材料的热电性能是一种探索与尝试。

现有的AgInSe₂与Ag₂Se同为n-型半导体，但AgInSe₂相具有较大的禁带宽度，电导率和载流子浓度很低；Ag₂Se则禁带宽度较小而具有较大的载流子浓度和电导率。因此，设计制备(AgInSe₂)(Ag₂Se)混杂结构材料有望实现电学性能互补。再者，该两相的晶格热导率均很低，这对提升热电性能极为重要。

发明内容

为克服宽禁带AgInSe₂三元半导体电学性能不足的问题，本发明旨在向本领域提供性能较高的一种两相混杂结构(AgInSe₂)_y(Ag₂Se)_z热电材料及其制备工艺，使其解决现有同类材料热电性能欠佳的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。