Спосіб отримання твердих розчинів gete-bi2te3-cu2te

Винахід відноситься до технології напівпровідникових матеріалів і може бути застосований у приладобудуванні, термоелектриці. Халькогенідні напівпровідники групи АIVBVI і тверді розчини на їх основі, 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 у використанні, не дозволяють плавно керувати електричними і термоелектричними параметрами, і досягати, за рахунок цього, високих значень термоелектричної ефективності ( a 2 s ), де a - коефіцієнт термо-е.р.с., s - питома електропровідність. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб отримання твердих розчинів на основі телуридів свинцю, олова і германію, який полягає у тому, що вихідні речовини сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі, яка є вищою за найбільшу температуру плавлення бінарних сполук, після чого сплави піддавалися гомонізуючому відпалу у атмосфері аргону. (Н.Х. Абрикосов, Т.Ш. Макалатия, Л.Е. Шалимова, Е.С. Авилов. Электрические свойства сплавов твердых растворов на основе GeTe в квазитройной системе GеТеВі2Те3-Сu2Те. // Неорганические материалы, — 1980. — Т.16, №8 - сс. 1328-1402). В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб отримання твердих розчинів GеТе-Ві2Те3-Сu2Те, в якому вибір складу вихідних речовин дозволив би отримати матеріал з високими термоелектричними параметрами. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання твердих розчинів GеТе-Ві2Те3-Сu2Те, який полягає у тому, що вихідні речовини сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі 1470К на протязі 5 годин з подальшим охолодженням на повітрі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у атмосфері аргону при температурі 820К протягом 600 год., згідно винаходу, як вихідні речовини використовують Те марки ТВ-4 із вмістом основного елементу 99,997%, оброблений за методом крапельного очищення; Ge марки ГЭС/40, Ві марки Ві-000 і Сu особливої чистоти класу В3. Експериментально встановлено, що сплав (GеТе)1-х[(Вi2Те3)0,5(Сu2Те)0,5]х складу х=10,025 має високі термоелектричні властивості (фіг., таблиця). Спосіб отримання твердих розчинів GеТе-Ві2Те3-Сu2Те здійснюють таким чином. Як вихідну речовину використовують окремі елементи Ge, Те, Ві, та Сu високого ступеня чистоти, взятих у такій пропорції (GeTe)1х [(Вi2Те 3)0,5(Сu2Те)0,5]х . Вихідні елементи сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі 1470К на протязі 5 годин з подальшим охолодженням на повітрі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у атмосфері аргону при температурі 820К протягом 600 год. Приклад конкретного виконання. Вихідні речовини - елементи високого ступеня чистоти Ge, Те, Ві та Сu, взяті у такій пропорції (GеТе)1х [(Ві2Те 3)0,5(Сu2Те)0,5]х , розміщують у кварцовій вакуумованій ампулі і сплавляють при температурі 1470К на протязі 5 годин з подальшим охолодженням на повітрі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у атмосфері аргону при температурі 820К протягом 600 год. Основні їх параметри наведені в таблиці. Таблиця Термоелектричні параметри твердих розчинів (GеТе)1-х[(Ві2Те3)0,5(Сu2Те)0,5]х (для x=0,025) після відпалу на протязі 600 год. при 820К х, мол. долі a , мкВ/К s × 10-3, Oм-1 × см-1 0,020 0,025 0,030 71 86 105 2,60 1,81 1,20 a 2 s × 106, Вт × К-2 × см·1 1,31 1,34 1,32 Як бачимо із таблиці оптимальними термоелектричними властивостями володіє твердий розчин (GеТе)1при х=0,025 (фіг.). На основі даного твердого розчину можуть створюватись різного роду термоелементи і термогенератори, що ефективно функціонують у широкій області температур. х [(Ві2Те 3)0,5(Сu2Те)0,5]х