Спосіб отримання твердих розчинів gete-bi2te3

Винахід відноситься до технології напівпровідникових матеріалів і може бути застосований у приладобудуванні, термоелектриці. Халькогенідні напівпровідники групи АIVВVI 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 телуриду 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 GеТе-Ві2Те3-Сu2Те. // Неорганические материалы. — 1980. — Т.16, №8-сс, 1328-1402). В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб отримання твердих розчинів GеТе-Ві2Те3, 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, який полягає у тому, що вихідні речовини сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі 1150К на протязі 5 годин з подальшим охолодженням на повітрі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у атмосфері аргону при температурі 620К протягом 650 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 і Ві марки Ві-000 особливої чистоти. Експериментально встановлено, що сплав (GеТе)1-х(Вi2Те3)х складу х=0,02 має високі термоелектричні властивості (фіг., таблиця). Спосіб отримання твердих розчинів GeTe-Ві2Те3 здійснюють таким чином. Як вихідну речовину використовують окремі елементи Ge, Те та Ві високого ступеня чистоти, взятих у такій пропорції (GеТе)1-х(Вi2Те3)х. Вихідні елементи сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі 1150К на протязі 5 годин з подальшим охолодженням на повітрі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у атмосфері аргону при температурі 620К протягом 650 год. Приклад конкретного виконання. Вихідні речовини - елементи високого ступеня чистоти Ge, Те та Ві взяті у такій пропорції (GеТе)1-х(Вi2Те3)х, розміщують у кварцовій вакуумованій ампулі і сплавляють при температурі 1150К на протязі 5 годин з подальшим охолодженням на повітрі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у атмосфері аргону при температурі 620К протягом 650 год. Основні їх термоелектричні параметри наведені в таблиці. Таблиця Термоелектричні параметри твердих розчинів (GеТе)1-х(Вi2Те3)х (для x=0,2) після відпалу на протязі 650 год. при 620К х, мол. долі a , мкВ/К s × 10-3, Oм-1 × см-1 0,01 0,02 0,03 42 54 66 5,00 3,20 8,97 a 2 s × 106, Вт × К-2 × см·1 8,82 9,33 8,97 Як бачимо із таблиці оптимальними термоелектричними властивостями володіє твердий розчин (GеТе)1при х=0,02 (фіг.). На основі даного твердого розчину можуть створюватись різного роду термоелементи і термогенератори, що ефективно функціонують у широкій області температур. х (Вi2Те 3)х