[发明专利]一种Te元素掺杂四方相Sr2

说明书

本发明涉及Sr‑Sb合金材料技术领域，尤其涉及一种Te元素掺杂四方相Sr₂Sb材料及其制备方法。称取Sr粉、Sb粉和Te粉，高速粉碎，将粉碎后的粉体放入真空球磨机中，在氩气的保护气氛下球磨，将球磨后的粉末装入进行压制成型，得到粒状坯体；将粒状坯体放入微波烧结炉内，进行充分反应，降至室温，洗涤去除反应中的杂质，干燥得到Te掺杂四方相Sr₂Sb块状试样。本发明制备方法与传统的固相加热法相比，具有节约原料、反应速度快、样品纯度高，而且方法简单、易于操作、高效节能等优点。

技术领域

本发明涉及Sr-Sb合金材料技术领域，尤其涉及一种Te元素掺杂四方相Sr₂Sb材料及其制备方法。

背景技术

两种金属的原子按一定比例化合，形成与原来两者的晶格均不同的合金组成物称为金属间化合物。 金属间化合物与普通化合物不同，其组成可在一定范围内变化，组成元素的化合价很难确定，但具有显著的金属结合键。相对于传统的金属材料，由于金属间化合物显示出的优异性能，也被叫做半陶瓷材料，结合了金属材料和陶瓷材料的优点。由于这些突出的性质，金属间化合物作为种新型材料，受到了很多研究学者的重视。到目前为止，金属间化合物已经广泛应用于电子器件、制造业、航空航天等领域，发挥了重要的作用。一些金属间化合物在功能材料方面显示出潜在应用的巨大优势。

近年来，由于金属间化合物具有优异的热电和力学等性能，材料研究工作者对这类新型合金给予了极大的关注，Sr₂Sb就是其中之一。这不仅是因为Sr₂Sb具有良好的材料性能，而且元素Sb的原料资源丰富、地层蕴藏量大，元素Sr的性质活泼使得它成为一种潜在的可广泛运用的新型结构材料，因此Sr₂Sb的研究就显得意义重大。Sr₂Sb属于四方晶系，空间群为I4/mmm，每个单位元胞有12个原子，其中有8个Sr原子，4个Sb原子。Sr₂Sb作为一种环境友好型的碱土金属化合物，被认为是很有前景的合金材料，在光电子设备以及冷却装置中拥有着巨大的运用价值。传统制备方法没法得到纯度较高的Sr₂Sb，而且会同时生成Sr₅Sb₃、Sr₂Sb₃、SrSb₂等化合物，还会伴随着不同Sr₂Sb的相生成。通过查阅文献，不管是实验制备分析或是理论计算都表明Sr₂Sb的四方相属于稳定相。本文采用微波固相反应法，通过在真空环境下，调整加热功率、保温时间等工艺因素，合成纯度高Te掺杂四方相Sr₂Sb化合物，成为期望的合金材料。

通过掺杂并改变掺杂种类与浓度改性材料的性能是最常见的一种方案。掺杂不仅可以调节带隙和能级，也可修正能带边缘的组成，使施主或受主的诱导电荷在掺杂体系中重新再分配，引起电位发生变化，并因此改变材料的性能。硫族元素Te元素是掺杂的首选，以Te掺杂Sb位，为非等电子固溶，可以增加载流子浓度，优化材料的电传输性能，并且通过提高载流子浓度，在一定程度上增强了声子电子散射作用。Te属于第六主族元素，相对Sb多一个外层电子。Te与Sb为同一周期的相邻元素，Te（97pm）相对Sb（76pm）具有较大的离子半径，晶格常数随Te掺杂量的增加而增加。Te作为主要的施主杂质，向结构中提供绝大部分电子，载流子浓度随Te掺杂量的增加而增加，载流子迁移率变化不大，使得化合物的电导率增加，可以显著提高材料的电传输性能。

发明内容

本发明目的是提供一种可以获得纯度高的Te掺杂四方相Sr₂Sb合金材料及其微波固相制备方法。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种Te元素掺杂四方相Sr₂Sb材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照摩尔比Sr : Sb : Te = 82 : 38 : 0.5~2称取Sr粉、Sb粉和Te粉，将称取的粉体放入高速粉碎机粉碎20 min；