Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію

Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію, який Винахід відноситься до технології напівпровідникових матеріалів і може бути застосований в приладобудуванні, термоелектриці, оптоелектроніці. Халькогенідні напівпровідники групи А^В 7 1 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. - 1 9 7 9 . - 768 с ) . Однак, ці способи їх отримання складні, дорогі, не дозволяють плавно керувати електричними і термоелектричними параметрами, а головне досягати їх високих значень. Найбільш близькими до запропонованого винаходу є спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію, який полягає в тому, що вихідну речовину розташовують в кварцевій вакуумованій ампулі, поміщають в двозонну піч, температура першої зони * якої є вищою температури плавлення вихідної речовини, а температура другої зони є нижчою від температури плавлення вихідної речовини, ампулу з вихідною речовиною витримують у першій зоні до отримання розплаву, і переміщують у другу зону до здійснення кристалізації, після чого одержані злитки дроблять і здійснюють гаряче пресування у вакуумі при температурі, вищій за температуру рекристалізації (В.П. Веденеев, С П . Криворучко, Е.П. Сабо. Термоэлектрические спла полягає в тому, що вихідну речовину розташовують в кварцевій вакуумованій ампулі і поміщають в двозонну піч, температура першої зони є вищою температури точки плавлення вихідної речовини (-1250 К), а температура другої зони є Нижчою від температури ллавлення вихідної речовини, ампулу з вихідною речовиною витримують у першій зоні до отримання розплаву, і переміщують у другу зону до здійснення кристалізації, після чого одержані злитки дроблять і здійснюють гаряче пресування у вакуумі, відрізняється тим, що як вихідну речовину використовують твердий розчин вы на основе теллурида олова// ФТП, Т. 32, Ne З, 1998) Однак, структурні особливості сплавів обмежують їх термоелектричні параметри. В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію, в якому вибір складу вихідної речовини, дозволили би отримати матеріал з високими термоелектричними параметрами. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію, який полягає в тому, що вихідну речовину розташовують в кварцевій вакуумованій ампулі, поміщують у двозонну піч, температура першої зони якої є вищою від температури плавлення вихідної речовини (-1250 К), а температура другої зони є нижчою від температури плавлення вихідної речовини, ампулу з вихідною речовиною витримують у першій зоні до отримання розплаву і переміщують у другу зону до здійснення кристалізації, після чого одержані злитки дроблять і здійснюють гаряче пресування у вакуум], згідно з винаходом як вихідну речовину використовують твердий розчин Sno.soPbo 20G60 зоТе. Експериментально встановлено, що для даної речовини коефіцієнт термо-е.р.с. а також термоелектрична добротність Z з ростом температури росте, однак для сплавів з великим вмістом Те оптимальні значення даних параметрів не досягаються. Згідно з експериментальними оці CM in со ф I 35211 вихідної речовини, ампулу з вихідною речовиною витримують у першій зоні до отримання розплаву, і переміщують у другу зону до здійснення кристалізації, після чого одержані злитки дроблять і здійснюють гаряче пресування у вакуумі. Приклад конкретного виконання. Вихідну речовину Sno5oPbo,2oGeo.3oTe, розташовують в кварцевій вакуумованій ампулі і поміщають у двозонну піч, температура першої зони якої є вищою від температури плавлення вихідної речовини (-1250 К), а температура другої зони € нижчою від температури плавлення вихідної речовини, ампулу з вихідною речовиною витримують у першій зоні до отримання розплаву, і переміщують у другу зону до здійснення кристалізації, після чого одержані злитки дроблять і пресують у вакуумі. Компоненти вихідної речовини бралися з чистотою не меншою 99,99%. Коефіцієнти термо-е.р.с, електропровідності і теплопровідності вимірювалися в стаціонарному режимі при температурах 300900 К з похибкою < 5 %. Основні їх параметри наведені в таблиці і є значно вищими у порівнянні із чистим SnTe (базовий матеріал). Як бачимо із таблиці твердий розчин Sn05oPbo2oGe03oTe володіє високими термоелектричними параметрами, які є значними при 700 К. На його основі можуть створюватись різного роду термоелементи і термогенератори, що ефективно функціонують в області температур 600-800 К. нками, оптимальне значення коефіцієнта термо-е р с , яке забезпечує максимальну термоелектричну ефективність, знаходиться в області 200-250 мкВ/град К Також встановлено, що термоелектрична ефективність сплаву Sno5oP*bo2oGeo.3oTe значно вища, ніж у SnTe і зростає із підвищенням температури (таблиця, фіг. 1, фіг 2) На фіг 1 зображено залежність термоелектричних параметрів твердого розчину Sno soPbo 2oGeo зоТе від температури у порівнянні з чистим SnTe, де крива 1 - залежність термоелектричної добротності Z від температури для SnTe, а крива 2 - залежність термоелектричної добротності Z від температури для Sno5oPbo2oGeo3oTe, на фіг 2 - залежність безрозмірного параметру ZT від температури, де крива 1 - залежність безрозмірного параметра ZT від температури для SnTe, а крива 2 - залежність безрозмірного параметра ZT від температури для Sno 5oPbo,2oGeo зоТе. Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію здійснюють таким чином Як вихідну речовину використовують твердий розчин Sno soPbo 2oGeo зоТе. Вихідну речовину розташовують в кварцевій вакуумованій ампулі, поміщають у двозонну піч, температура першої зони якої є вищою від температури плавлення вихідної речовини (-1250 К), а температура другої зони є нижчою від температури плавлення Термоелектричні параметри твердого розчину Sno soPbo 2oGeo зоТе і чистого SnTe т, к SnTe і Sno,soPbojoGeo.NTe 3 2.10 К' ZT Z, 10 К' ZT 300 0,2 0,006 3,8 0,111 700 2,7 0,2 11.1 0.8 T,K 35211 zr 1 TfK Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3