掺杂改性的SiGe基合金热电材料及其制备方法

掺杂改性的SiGe基合金热电材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及热电材料技术领域，提供了掺杂改性的SiGe基合金热电材料及其 制备方法。

背景技术

SiGe基合金是目前较成熟的高温热电材料，具有良好稳定性，早在1977年旅 行者号太空探测器就已得到实际应用，此后在美国NASA的空间计划中，几乎完 全取代PbTe材料。

目前为止所有关于SiGe基热电材料的研究只涉及磷、硼两种掺杂元素，并且 上述有关SiGe基热电材料的研究几乎都用到放电等离子体烧结、大功率直流热压 烧结等昂贵设备，成本较高。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供Ga和Sb分别掺杂改性的SiGe基合金热电材 料及其制备方法，使用简单设备，高效低成本、短周期地制备出热电材料 Si₄Ge_1-xGa_x和Si₄Ge_1-xSb_x。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

①在填充氮气保护气氛的手套箱中，按照化学计量比(Si₄Ge_1-xGa_x和 Si₄Ge_1-xSb_x，所述x＝0.01～0.05)称取相应的量；称好后装入碳化钨(WC)球磨 罐中，球料比为10:1。另外，当球磨方式为干磨时不添加任何分散剂，若为湿磨 时则需在球磨罐中加入少量的正己烷。将球磨罐放入高能球磨机，以800rpm的转 速球磨，以20min为1个周期，3min球磨加17min暂停冷却，球磨6个周期，总时 间为2h。球磨好后取出球罐，打开盖子，在真空烘干箱中60℃保温120min，确保 正己烷挥发完全，随后过筛收集；②将过筛后粉体装入石墨模具，用氮化硼喷剂 将模具内表面以及垫片和压杆上均匀喷上一层薄薄的氮化硼，放入真空热压机 中，氩气气氛保护下，在1200℃的温度下加压至60MPa并保温30分钟完成烧结。

有益效果

本发明提供的制备方法所用设备简单、高效低成本、周期短，制备的Ga和 Sb分别掺杂改性的SiGe基合金热电材料Si₄Ge_1-xGa_x和Si₄Ge_1-xSb_x的热电优值得到 有效提高，可达到0.8以上。

具体实施方式

实施例1

①在填充氮气保护气氛的手套箱中，按照化学计量比Si₄Ge_0.96Ga_0.04称好原料 后装入碳化钨(WC)球磨罐中，放入高能球磨机中以800rpm的转速球磨3min后 加17min暂停冷却，以此为1个周期，共6个周期，总时间为2h；随后过筛收集； ②将过筛后粉体装入石墨模具，模具内表面以及垫片和压杆上喷涂氮化硼喷剂， 放入真空热压机中，氩气气氛保护下，在1200℃的温度下加压至60MPa并保温30 分钟完成烧结。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故 凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括 在本发明权利要求范围之内。