[发明专利]n‑型CuIn3Se5基中高温热电半导体的非平衡制备工艺

摘要

本发明涉及一种n‑型CuIn3Se5基中高温热电半导体的非平衡制备工艺，其设计要点是在CuIn3Se5合金中采用摩尔分数为0.011的S替换等量的Se元素，构成四元热电半导体，化学式为CuIn3S0.1Se4.9；其非平衡制备工艺为根据化学式称量相应量的Cu、In、S、Se四种元素，在1050～1150℃下真空熔炼72小时。熔炼结束后迅速在液氮中急冷，然后取出铸锭粉碎球磨，球磨后的粉末在短时间内经放电等离子火花烧结成形，烧结时间2分钟。最高烧结温度为700℃，烧结压力60Mpa，在923和523K各保温10秒，制备得到CuIn3S0.1Se4.9热电半导体。该热电半导体在925K时，Seebeck系数α＝‑382.15(μV/K)，电导率σ＝3.25×103Ω‑1.m‑1，热导率κ＝0.47(W.K‑1.m‑1)，最大热电优值ZT＝0.93。材料优点无污染，无噪音，可应用于中高温发电元器件制作，具有运行可靠，寿命长，制备工艺简单等优点。

主权项

一种n‑型CuIn3Se5基中高温热电半导体的非平衡制备工艺，在CuIn3Se5半导体中采用摩尔分数为0.011的S元素等摩尔替换Se元素，构成四元热电半导体，该四元热电半导体的化学式为CuIn3S0.1Se4.9其特征在于该制备工艺是根据化学式CuIn3S0.1Se4.9将Cu、In、S、Se四种元素放置在石英管内真空熔炼合成，熔炼合成温度为1050～1150℃，合成时间70～75小时，熔炼合成后迅速在液氮中急冷淬火，将淬火后的铸锭粉碎、球磨，球磨时间为5小时，球磨干燥后的粉末在短时间内经放电等离子火花烧结成形，总烧结时间不超过2分钟，烧结温度为650～750℃，烧结压力为55～65Mpa，在923K和523K各保温10秒，制备得到CuIn3S0.1Se4.9热电半导体。