[00865610]新型块体碲化铋系半导体制冷热电材料制备技术

块体Bi-Te基热电材料制备工艺多是采用区熔法和粉末冶金法。这两种方法由于存在高温熔炼过程，必然导致生产工艺的复杂化和成本的提高，同时生产出的单晶体材料脆性大，机械强度低，容易解理，致使材料性能急剧恶化；加工困难。针对上述问题自主研发了一种制备Bi-Te基热电材料的新型技术，即机械合金化结合等离子活化烧结新技术，该技术优势：具有机械合金化法(MA)与等离子活化烧结的综合技术优势，制备的合金材料无需经过气相或液相反应,不受物质的蒸汽压、熔点、化学活性等因素的制约，能够制成成分均匀，组织细小的材料，甚至非晶材料。有效消除了单晶材料液相到固相转变时的成分偏析现象，也避免了熔融状态下Bi、Te等低熔点元素的挥发问题，解决了Bi-Te基热电材料由于其各向异性特征而易导致解理断裂这个瓶颈问题，提高了材料的机械强度。利用该技术制备的碲化铋块体热电材料地抗弯强度已达到了60MPa以上。通过引入等离子活化烧结技术增加了晶界散射，使材料的热导率大大降低。同时通过改善烧结材料的显微结构，如控制孔隙率、晶界及晶界相等，使烧结材料的热电性能大大提高。该技术开发的Bi-Te基热电制冷材料的热电品质因素已达到4.0(10-3/K)以上。制备方法简单，易于控制，生产成本低（约传统单晶方法50%左右），材料制备周期短，生产周期缩短到单晶法的1/7左右。已申请国家发明专利“一种Bi-Sb-Te系热电材料的制备方法（申请号200610019082.X）”，该技术处于国际先进水平。适于微电子、光电子器件、生物芯片、医疗器材、汽车、航空航天、军工等领域半导体制冷。应用广泛，市场前景非常好。