Спосіб отримання термоелектричного матеріалу
Номер патенту: 64288
Опубліковано: 10.11.2011
Автори: Майструк Едуард Васильович, Мар'янчук Павло Дмитрович
Формула / Реферат
1. Спосіб отримання термоелектричного матеріалу, який включає підготовку вихідних компонентів, до складу яких входять ртуть, марганець, сірка, вирощування твердих розчинів методом Бріджмена, виготовлення зразків термоелектричного матеріалу та відпал зразків у парах сірки, який відрізняється тим, що до складу вихідних компонентів додають телур та готують їх у співвідношенні, яке визначається стехіометричним складом твердого розчину Hg1-xMnxTe1-ySy, а виготовлені зразки термоелектричного матеріалу додатково відпалюють у парах ртуті.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відпал у парах сірки та відпал у парах ртуті проводять почергово.
Текст
1. Спосіб отримання термоелектричного матеріалу, який включає підготовку вихідних компонентів, до складу яких входять ртуть, марганець, сірка, вирощування твердих розчинів методом 3 значить і до зменшення концентрації дірок-р). Зменшення в процесі відпалу кількості міжвузловинної ртуті (донорів) приведе до деякого зменшення (Nd) і концентрації електронів (n) у зразках. Оскільки при відпалі зразків в парах Hg або S внаслідок дифузії і міграції цих атомів по кристалу зменшується кількість розсіюючих центрів, якими є вакансії в підґратках ртуті і телуру та міжвузловинні атоми ртуті, то рухливість носіїв заряду після термообробки сильно збільшується. Саме тому, при незначній зміні концентрації електронів і дірок (навіть при зменшенні n і р) після термообробки, електропровідність кристалів Hg1-xMnxTe1-ySy в результаті їх термообробки в парах компонент зростає внаслідок сильного збільшення рухливості електронів і дірок. Збільшення електронної складової термоЕРС при рості вмісту сірки в кристалах Hg1-xMnxTe1-ySy пов'язано з тим, що при збільшенні складу "у" все більшу роль відіграють вакансії в підґратці Te(S) (які є донорами), кількість яких із збільшенням вмісту сірки в кристалах зростає, оскільки атоми сірки набагато менші, ніж атоми телуру і тому слабше зв'язані у вузлах підґратки телуру. Процес отримання термоелектричного матеріалу починається з підготовки вихідних компонентів. Для цього у кварцову ампулу поміщали вихідні компоненти: ртуть, марганець, телур та сірку, співвідношення яких задається стехіометричним складом вирощуваного твердого розчину Для синтезу використовували ампули із товстостінного кварцу. Внутрішня частина ампул покривалась піролітичним вуглецем. Оскільки синтез і вирощування монокристалів Hg1-xMnxTe1-ySy проводили в одних і тих же ампулах, тому останні виготовляли з відтягнутим конічним дном з кутом порядку 30-40 град., що збільшує ймовірність одержання монокристала. Синтез проводили в електричній трубчатій печі. Для прискорення реакції між компонентами, в яких густини сильно відрізняються, і одержання однорідних злитків Hg1-xMnxTe1-ySy в процесі синтезу, технологічна установка була обладнана пристроєм для коливального руху пічки з ампулою. Для забезпечення рівномірного нагріву по довжині ампули з шихтою, а також для запобігання руйнуванню пічки у разі вибуху ампули, остання поміщалась в циліндричний контейнер, виготовлений із товстостінної жароміцної нержавіючої сталі. Температуру, при якій проводили синтез і вирощування монокристалів підбирали експериментально (для кожного складу) з врахуванням діаграм стану 64288 4 для твердих розчинів та сполук, які входять у склад Hg1-xMnxTe1-ySy. Температура синтезу складала від 730 до 790 °С в залежності від складу зразків, при цьому необхідно зауважити, що температура шихти під час синтезу піднімалась поступово, з витримками при температурах плавлення та кипіння компонент, що входять до складу твердих розчинів Hg1-xMnxTe1-ySy. Синтезовані сплави використовували для вирощування монокристалів Hg1-xMnxTe1-ySy. Монокристали Hg1-xMnxTe1-yS одержували методом Бріджмена. Поміщену в пічку ампулу повільно нагрівали із швидкістю 20-25 град/год до температури плавлення Hg1-xMnxTe1-yS. Особливо повільно температуру піднімали в інтервалі Т=300-400 °С, в межах якого спостерігається виділення вільної ртуті із злитку. Після витримки при температурі плавлення (~40 годин) ампулу опускали із швидкістю 1-4 мм/год через градієнт температур ~30 град/см. Температуру при вирощуванні монокристалів стабілізували за допомогою регулятора температури ВРТ-2 з точністю ±1 °С. Почерговий відпал зразків Hg1-xMnxTe1-zSz в парах компонент сірки і ртуті проводили при температурі t200 °С протягом 300 годин в скляних -5 ампулах, які відкачували до 10 мм рт.ст. В одному кінці ампули знаходилась сірка або ртуть, необхідна для створення парів середовища, в іншому - зразок. Ампулу поміщали у двосекційну піч, в якій задавали температуру, необхідну для створення контрольованого тиску парів ртуті або сірки над зразком, і температуру зразка. Температуру підтримували з точністю ±2 °С і контролювали ХА термопарами. Процес термообробки в парах сірки або ртуті продовжували до того часу, поки не наступала термодинамічна рівновага у зразку (тобто, при даних умовах термообробки параметри зразка більше не змінювались із збільшенням часу відпалу). Після термообробки у парах однієї із компонент (наприклад, сірки) виготовлені зразки відпалювали у парах іншої компоненти (ртуті) за тих же умов. На отриманих зразках були проведені виміри термоЕРС (α), питомої електропровідності (), та при відомому значенні теплопровідності () визначався коефіцієнт термоелектричної добротності. Результати вимірів термоелектричної добротності для зразків Hg1-xMnxTe1-ySy представлені в таблиці. Значення параметрів Hg1-xMnxTe1-yS y (x~0,001). 5 y 0,01 0,05 0,1 0,1 т,к 100 300 100 300 100 300 100 300 100 300 100 300 100 300 100 300 100 300 α, мкВ/К зо -120 -65 -130 -33 -110 -77 -130 18 -105 100 -430 -57 -110 -86 -186 -13 -275 64288 , Ом см 100 750 457 1058 530 1965 396 1678 85 612 268 1066 262 6987 1262 2663 991 2508 -1 1 Вт/смК 0,020 0,092 0,02 0,092 0,02 0,092 0,02 0,092 0,02 0,092 0,02 0,092 0,02 0,092 0,02 0,092 0,02 0,092 Як показали експериментальні дослідження, значення коефіцієнта термоелектричної добротно Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 3 1 Термообробка Zx10 , K 0,004 0,117 0,096 0,195 0,029 0,258 0,119 0,308 0,001 0,073 0,134 2,142 0,043 0,919 0,471 0,996 0,009 2,064 до термообробки до термообробки в парах ртуті в парах сірки до термообробки в парах ртуті до термообробки в парах ртуті в парах сірки -3 -1 сті досягає (Z~2,1x10 К ). Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for producing of thermoelectric material
Автори англійськоюMaistruk Eduard Vasyliovych, Marianchuk Pavlo Dmytrovych
Назва патенту російськоюСпособ получения термоэлектрического материала
Автори російськоюМайструк Эдуард Васильевич, Марьянчук Павел Дмитриевич
МПК / Мітки
МПК: C30B 13/00
Мітки: спосіб, отримання, термоелектричного, матеріалу
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/3-64288-sposib-otrimannya-termoelektrichnogo-materialu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб отримання термоелектричного матеріалу</a>
Попередній патент: Пневматичний аератор
Наступний патент: Енергетична грань піраміди “ялинка”
Випадковий патент: Вузол з'єднання редуктора з порталом в очисному комбайні для тонких пластів