Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова

1 Спосіб отримання термоелеісгричних сплавів на основі телуриду олова, який полягає в тому, що вихідну речовину розташовують у кварцовій вакуумованій ампулі, поміщають у піч, температура нагріву якої є вищою від температури плавлення вихідних елементів, ампулу з вихідними елементами витримують при цій температурі, після чого охолоджують до кімнатної температури, який відрізняється тим, що як вихідну речовину використовують окремі елементи високого ступеня чистоти (не менше 99,999 %), співвідношення яких відповідає твердому розчину SnTei 016-ІП2ТЄ3 Pb, нагрів проводять до температури 1270 К, отримані зразки піддають гомогенізованому відпалу при температурі 870 К протягом 300 год з наступним загартуванням в крижаній воді 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що як вихідну речовину використовують сплави, леговані свинцем 0,4 ат % Винахід відноситься до технології напівпровідникових матеріалів і може бути застосований в приладобудуванні, термоелектриці, оптоелектроніці Халькогенідні напівпровідники групи A I V B V I PbTe, SnTe, PbSe, тверді розчини PbTe-SnTe, PbTe-PbSe, що використовуються як термоелектричні матеріали, отримують у вигляді моно- чи полікристалів з розплаву або з газової фази (Анатычук Л И Термоэлементы и термоэлектрические устройства Справочник - Киев Наукова думка 1979 -768 с ) Однак, ці способи їх отримання складні, дорогі, не дозволяють плавно керувати електричними і термоелектричними параметрами Найбільш близькими до запропонованого винаходу є спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, який полягає в тому, що в якості вихідної речовини використовували окремі елементи, які поміщали в кварцовій вакуумованій ампулі Температура ампули вибиралася вищою від температури плавлення вихідних елементів Ампулу з вихідними елементами витримують при цій температурі до здійснення синтезу, після чого охолоджують до кімнатної температури (Кирпасов С С , Либенсон Г А Порошко вая металлургия -М Металлургия -1980) В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, в якому зміна параметрів технологічного режиму та вибір матеріалу як вихідної речовини, дозволили б отримати матеріал з високими наперед заданими термоелектричними параметрами Поставлене завдання вирішується тим, що в способі отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, який полягає в тому, що вихідну речовину, розташовану в кварцовій вакуумованій ампулі поміщають у піч, температура якої є вищою від температури плавлення вихідних елементів Ампулу з вихідною речовиною витримують при цій температурі до здійснення синтезу, після чого охолоджують до кімнатної температури Згідно винаходу, як вихідну речовину використовували окремі елементи високого ступеня чистоти (не менше 99,999 %) співвідношення яких відповідає твердому розчину SnTei 016-ІП2ТЄ3 РЬ, нагрів ампули проводять до температури Т = 1270К при тиску 0,133Па Отримані зразки охолоджують на повітрі з швидкістю 25 град/год Гомогенізуючий відпал проводять при 870К на протязі 300 год із наступним загартуванням у крижаній воді О ю СО 43950 Експериментальне встановлено, що вміст свинцю 0 4ат % в даному твердому розчині є оптимальним і приводить до максимального значення термоелектричної добротності Z Введення ІпгТез в SnTei 016 приводить до появи додаткової КІЛЬКОСТІ нових нейтральних вакансій в основній матриці, підвищення дефектності ґратки, покращення термоелектричних параметрів Це пов'язано з тим, що введення домішки в КІЛЬКОСТІ, яка порівняльна із концентрацією власних дефектів у твердому розчині, має місце локалізація атомів домішки на катіонних вакансіях При цьому атоми свинцю віддають свої валентні електрони телуру, зменшуючи тим самим загальну концентрацію дірок, що і веде до покращення термоелектричних параметрів матеріалу Якщо дальше легувати утворений сплав свинцем - a, Rx, JI, зростають, а Хграт і а - падають На фіг зображено залежність термоелектричної добротності твердого розчину SnTei 016-ІП2ТЄ3 РЬ від вмісту свинцю Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова здійснювався таким чи ном Як вихідну речовину використовують окремі елементи високого ступеня чистоти (не менше 99,999 %), співвідношення яких відповідає твердому розчину SnTei 016-ІП2ТЄ3 РЬ ВИХІДНІ елементи розташовують в кварцовій вакуумованій ампулі яку нагрівають до температури Т = 1270К при тиску 0,133Па, а потім ампулу з матеріалом охолоджують до кімнатної температури з швидкістю 25 град/год Приклад конкретного виконання Як вихідну речовину для сплаву SnTei 016ІпгТез РЬ використовували окремі елементи високого ступеня чистоти (не менше 99,999 %) Утворені зразки охолоджували на повітрі до кімнатної температури з швидкістю 25 град/год, а потім піддавали гомогенізуючому відпалу при 870К протягом 300 год з наступним загартуванням в крижаній воді Основні параметри матеріалу наведені в таблиці Таблиця Залежність термоелектричних параметрів твердого розчину SnTei 016-ІП2ТЄ3 РЬ (при 300К) а2а, 10 7 № п/п мол % а, мкВ/К а, 102 Ом 1 -мс 1 вт-см • к~ 1 02 70 23 113 14 80 2 04 73 21 112 10 112 3 06 75 15 84 14 60 х,іо 3 1 2 2 1 Як бачимо з таблиці, склад х = 0,4ат % свинцю, позиція 2, забезпечує найбільше значення термоелектричної добротності Z Одержаний матеріал може використовуватись для роботи термоелектричних перетворювачів енергії 0,8 РЬ, ет.% Фіг ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 Z, 2 Вт • см • КГ 105К1