Спосіб отримання твердих розчинів gete-snte-bi2te3-sb2te3

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, а головне зменшувати теплопровідність і досягати, за рахунок цього, високих значень термоелектричної добротності ( Z ): Z = a 2 s / c , де a - коефіцієнт термо-е.р.с., s - питома електропровідність, c - коефіцієнт теплопровідності. 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 обраних сполук, після чого сплави піддавалися зонній плавці і відпалу у вакуумі. (В.П. Веденеев, С.П. Криворучко, Е.П. Сабо. Термоэлектрические сплавы на основе теллурида олова. // ФТП. — 1998. — Т.32, №3 — сс. 268-271). В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб отримання твердих розчинів GеТе-SnТе-Ві2Те3Sb2Те3, в якому вибір складу вихідних речовин, а також додатковий відпал дозволив би отримати матеріал з високими термоелектричними параметрами. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання твердих розчинів GеТе-SnТе-Ві2Те3-Sb2Те3, який полягає у тому, що вихідні речовини сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі, яка є вищою, за найбільшу температуру плавлення обраних сполук, після чого отриманий сплав піддають зонній плавці і наступному відпалу вакуумі при температурі 600К протягом 26 год., згідно винаходу, як вихідні речовини використовують сплав 0,77(ВіхSb1-х)2Те3+0,23GеуSn1-yТе. Експериментально встановлено, що сплав 0,77(ВіхSb1-х)2Те3+0,23GeySn1-yTe складу х=0,6; у=0,9 має високі термоелектричні властивості. (фіг., таблиця). Спосіб отримання твердих розчинів GеТе-SnТе-Ві2Те3-Sb2Те3 здійснюють таким чином. Як вихідну речовину використовують сплав бінарних сполук GeTe, SnTe, Вi2Те3, Sb2Те3, взятих у такій пропорції 0,77(ВіхSb1х )2Те 3+0,23Geу Sn1-у Те. Вихідні речовини сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі, яка є вищою, за найбільшу температуру плавлення обраних сполук, після чого отриманий сплав піддають зонній плавці і відпалу у вакуумі при температурі 600К протягом 26 год. Приклад конкретного виконання. Вихідні речовини - бінарні сполуки GeTe, SnTe, Вi2Те3, Sb2Те3, взяті у такій пропорції 0,77(ВіхSb1х )2Те 3+0,23Gеу Sn1-у Те, розміщують у кварцовій вакуумованій ампулі і сплавляють при температурі, яка є вищою, за найбільшу температуру плавлення обраних сполук, після чого отриманий сплав піддають зонній плавці і відпалу у вакуумі при температурі 600К протягом 26 год. Основні їх параметри наведені в таблиці. Таблиця Термоелектричні параметри твердих розчинів 0,77(ВіхSb1-х)2Те3+0,23GеуSn1-уТе (для у=0,9) після відпалу на протязі 26 год. при 600К х, мол.долі 0,5 0,6 0,7 a , мкВ/К s × 10-3, Oм-1 × см-1 a 2 s × 106, Вт × К-2 × см·1 127 157 90 1,15 0,82 0,66 18,5 20,2 5,4 c × 103, Вт × К-1 × см-1 Ζ × 103, Κ-1 17,6 16,8 16,3 1,06 1,20 0,33 ZT 0,31 0,36 0,09 Як бачимо із таблиці оптимальними термоелектричними властивостями володіє твердий розчин 0,77(ВіхSb1при х=0,6; у=0,9 (фіг.). На основі даних твердих розчинів можуть створюватись різного роду термоелементи і термогенератори, що ефективно функціонують у широкій області температур. х )2Те 3+0,23Gеу Sn1-у Те