Спосіб отримання термоелектричних сплавів pbte – gd2te3

1 Спосіб отримання термоелеісгричних сплавів PbTe-Gd2Te3, який полягає у тому, що вихідну речовину розташовують у кварцовій вакуумованій ампулі, поміщають у піч, температура 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 елементи Gd і Те (2 3) та сплав РЬТе, співвідношення яких відповідає твердому розчину PbTe-Gd2Te3, синтез проводять при температурі Т = 1300 - 1500К, з подальшим гомогенізуючим відпалом при температурі 780К протягом 600 год 2 Спосіб отримання термоелектричних сплавів PbTe-Gd2Te3 за п 1, який відрізняється тим, що оптимальні термоелектричні параметри має твердий розчин складу (PbTe)0 97(Gd2Te3)o оз Винахід відноситься до технології напівпровідникових матеріалів і може бути застосований у приладобудуванні, термоелектриці, оптоелектроніці Халькогенідні напівпровідники групи A I V B V I РЬТе, 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 -768с) 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 сполук A I V B V I , який полягає в тому, що в якості вихідної речовини використовують окремі елементи, які поміщають у кварцову вакуумовану ампулу, температуру ампули вибирають вищою від температури плавлення вихідних елементів Ампулу з вихідними елементами витримують при цій температурі до здійснення синтезу, після чого охолоджують до кімнатної температури (Miller J Е , Himes R S Rare compound Semicondustors - J Electrochem Soc,1959, t 106, №12, p 1043) рити спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі сполук A I V B V I , в якому вибір матеріалу як вихідної речовини і зміна параметрів технологічного режиму, дозволили б отримати матеріал з наперед заданими оптимальними термоелектричними параметрами Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання термоелектричних сплавів на основі сполук A I V B V I , який полягає утому, що вихідну речовину розташовану у кварцовій вакуумованій ампулі поміщають у піч, температура якої є вищою від температури плавлення вихідних елементів Ампулу з вихідними елементами витримують при цій температурі до здійснення синтезу, після чого охолоджують до кімнатної температури Згідно винаходу, як вихідну речовину використовуємо окремі елементи і сплави, співвідношення яких відповідає твердому розчину РЬТе, Gd і Те (2 3) Синтез проводимо, у залежності від складу, при температурі Т = 1300 - 1500К Отримані зразки охолоджуємо до кімнатної температури з наступним гомогенізуючим відпалом при 780К протягом бООгод , а потім гартують у крижаній воді В основу винаходу поставлене завдання ство Експериментально встановлено, що склад х = Змол % є оптимальним і приводить до максимального значення питомої термоелектричної потужності а 2 а Це пов'язано з тим, що в області існування твердого розчину електропровідність монотонно 00 ^ о о ю 50048 зменшується від 3600м см для РЬТе до 1 1 ~140Ом см для сплавів, які містять 1,5мол% Gd2Te3, а при подальшому збільшенню вмісту Gd2Te3 значення електропровідності збільшується Абсолютне значення термо-е р с матеріалу, на відміну від електропровідності, значно зростає від складу при малих значеннях Сс^Тез Д Л Я РЬТе значення термо-е р с складає 45мкВ/К, для сплаву, який містить 2мол % Gd2Te3 а = - 350мкВ/К На фігурі зображено залежність питомої електропровідності (а), коефіцієнта термо-е р с (а), 2 питомої термоелектричної потужності (а а) сплаву (РЬТе)і x(Gd2Te3)x від вмісту Gd2Te3 Спосіб отримання термоелектричних сплавів Gd2Te3 здійснювався таким чином Як вихідну речовину використовують окремі елементи і сплави, співвідношення яких відповідає твердому розчину РЬТе, Gd і Те (2 3) ВИХІДНІ елементи розташовують в кварцовій вакуумованій ампулі, яку поміщають у піч і нагрівають, у залежності від складу до температури Т = 1300 - 1500К, отримані зразки після синтезу охолоджують до кімнатної температури з наступним відпалом при 780°С протягом бООгод Приклад конкретного виконання Як ВИХІДНІ речовини використовували сплав РЬТе та елементи Gd і Те (2 3), які синтезують у вакуумованих кварцових ампулах при температурі Т = 1300 - 1500К Синтезовані зразки піддають відпалу при 780К протягом бООгод Термоелектри чні параметри вимірювали при кімнатній температурі Фазовий склад системи РЬТе - Gd2Te3 досліджували за допомогою мікроструктурного і рентгенофазового аналізів Основні термоелектричні параметри матеріалу наведені в таблиці Таблиця Термоелектричні параметри твердого розчину (РЬТе)! x(Gd2Te3)x (при 300К) 2 2 № п/п X, МОЛ % а, мкВ/К а 10 , 1 1 Ом с м 1 2 3 4 5 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 -350 -335 -320 -300 -282 1,55 1,70 1,97 2,20 2,40 Як бачимо з таблиці, склад х = Змол % твердого розчину (РЬТе)і x(Gd2Te3)x (позиція 3) забезпечує найбільше значення питомої термоелектричної потужності а 2 а Одержаний матеріал може використовуватись для створювання термоелементів, багатокаскадних термогенераторів C7-L0 . u Cfc-10 Ом см Бт-см 20 15 10 -200 -2 J0 Фіг. ь а а 10 , 1 Вт см 2 К 18,37 19,08 20,17 19,80 19,09 Gd2Te3r мол.% ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71