[发明专利]一种热电材料优化载流子浓度的方法

权利要求书

1.一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，所述的优化方法为以下步骤：

（1）采用单熔区一次或多次区域熔炼铸锭，或者多熔区一次区域熔炼铸锭，对热电材料基体同时进行成分梯度铸锭制备；

（2）沿着区熔方向对铸锭进行Seebeck系数α及电导率σ的扫描测试，对最高电功率因子的铸锭部位取样测试获得优化载流子浓度；

热电材料中掺杂元素的分凝系数与1的差值越高越好，掺杂元素的掺杂量≤基体成分的10%摩尔含量；

掺杂浓度将按以下公式变化：

，

其中，C为固相中的掺杂含量，k为分凝系数，C₀为所平衡掺杂浓度，g为凝固部分长度，X为铸锭总长度，l为熔区长度。

2.根据权利要求1所述的一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的热电材料基体为一种或者多种基体。

3.根据权利要求1所述的一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，步骤（1）中所述区域熔炼的熔区加热方式包括电阻丝加热、光学加热、感应加热。

4.根据权利要求1所述的一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，所述的区域熔炼铸锭制备方法为：

（1.1）将基体原材料以及掺杂元素块进行粉碎；

（1.2）称取所需基体成分原料及掺杂元素，将混合物装入洗净的模具；

（1.3）将步骤（1. 2）中模具的真空度抽到≤10-³Pa，并用高热源将模具密封；

（1.4）把密封后的模具置于摇摆熔炼炉内熔炼10~12 h，获得多晶铸锭；

（1.5）将步骤（1. 4）获得的多晶铸锭置于垂直区熔炉内进行区熔生长，制得热电材料区域熔炼铸锭。

5.根据权利要求4所述的一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，步骤（1.2）中模具顶部为平底，模具材料包括石英、石墨、高熔点陶瓷。

6.根据权利要求4所述的一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，步骤（1.3）高热源为氢氧焰或者乙炔焰。

7.根据权利要求4所述的一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，步骤（1.4）区熔温度高于材料熔点50 K，熔区长度为1~6 cm。

8.根据权利要求1所述的一种热电材料优化载流子浓度的方法，其特征在于，步骤（2）最高电功率因子PF=α²σ。