Спосіб отримання твердих розчинів pbte-csi

Винахід відноситься до технології напівпровідникових матеріалів і може бути застосований у приладобудуванні, термоелектриці та оптоелектроніці. 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. -768с.). 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 2 (a s ) , де a - коефіцієнт термо-е.р.с., s - питома електропровідність. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб отримання твердих розчинів на основі телуриду свинцю, який полягає у тому, що вихідні речовини сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі, яка є вищою, за найбільшу температур у плавлення бінарних сполук, після чого сплави піддавалися гомонізуючому відпалу у вакуумі. {Н.П. Бурмистрова, Р.Г. Фицева, Л.А. Гольмерейн, Р.Ю. Давлетшин. Изучение системы теллурид свинца - йодид цезия. // Неорганические материалы. - 1980. - Т.16, №10 -сс.1768-1770). В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб отримання твердих розчинів PbTe-CsI, в якому вибір складу вихідних речовин дозволив би отримати матеріал з високими термоелектричними параметрами. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання твердих розчинів PbTe-CsI, який полягає у тому, що вихідні речовини сплавляють у кварцових вакуумованих ампулах при температурі 1225К протягом 1 години з подальшим охолодженням у режимі виключеної печі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у вакуумі при температурі 575К протягом 300год., згідно винаходу, як вихідні речовини використовують Pb марки ОС-000, Те класу чистоти А2 із вмістом основного компоненту 99,99% та CsI хімічно чистий. Експериментально встановлено, що сплав (PbTe)1-x(CsI)x складу х=0,003 має високі термоелектричні властивості (фіг., таблиця). Спосіб отримання твердих розчинів PbTe-CsI здійснюють таким чином. Як вихідну речовину використовують окремі елементи Pb, Те та сплав Csl високого ступеня чистоти, взятих у такій пропорції (PbTe)1-x(CsI)x. Сплавлення проходить в два етапи: спочатку отримують PbTe сплавленням простих компонентів, а потім отриманий сплав сплавляють з CsI у попередньо очищених кварцових вакуумованих ампулах, тиск в яких 10-2Па, при температурі 1225К протягом 1 години з подальшим охолодженням у режимі виключеної печі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у вакуумі при температурі 575К протягом 300год. Приклад конкретного виконання. Спочатку з компонентів високого ступеня чистоти РЬ, Те готують сплав PbTe, а потім сплави PbTe та CsI взяті у такій пропорції (PbTe)1-x(CsI)x, поміщають у попередньо очищену кварцову вакуумовану ампулу, тиск в якій 102 Па, і сплавляють при температурі 1225К протягом 1 години з подальшим охолодженням у режимі виключеної печі, після чого отриманий сплав піддають відпалу у вакуумі при температурі 575К протягом 300год. Основні його термоелектричні параметри наведені у таблиці. Таблиця Термоелектричні параметри твердих розчинів (PbTe)1-x(CsI)x (для х=0,003) після відпалу протягом 300год. при 575К a, s × 10 -3 , Ом a 2 s × 106 х, мол.долі 1. мкВ/К Вт.К-2.см -1 см -1 0,002 0,003 0,004 -68 -149 -195 0,34 0,16 0,07 1,58 3,56 2,66 Як бачимо із таблиці оптимальними термоелектричними властивостями володіє твердий розчин (PbTe)1при х=0,003 (фіг.). На основі даного твердого розчину можуть створюватись різного роду термоелементи і термогенератори, що ефективно функціонують у широкій області температур. x(CsI)x