[发明专利]化合物半导体及其制备方法以及使用该化合物半导体的热电转换器件

说明书

本申请为申请日为2009年8月31日，申请号为200980110360.4，发明名称为“化合物半导体及其制备方法以及使用该化合物半导体的热电转换器件”的发明专利申请（国际申请号：PCT/KR2009/004872）的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种化合物半导体及其制备方法，以及使用该化合物半导体的热电转换器件。

背景技术

化合物半导体是由两种以上的不同元素、而非单一的元素(例如硅、锗等)组成的、并担当半导体的化合物。目前，已经开发了多种化合物半导体，并已经用于多个工业领域。例如，所述化合物半导体典型地用于使用光电转换效应的太阳能电池或包括发光二极管或激光二极管的发光器件、以及使用帕耳帖效应(Feltier effect)的热电转换器件等。

其中，所述热电转换器件应用于热电发电、热电致冷等。例如，热电发电是一种使用由热电转换器件中的温差产生的热电动势将热能转换为电能的发电方式。

所述热电转换器件的能量转换效率取决于热电转换材料的塞贝克系数、电导率和热导率。更具体而言，所述热电转换材料的能量转换效率与塞贝克系数的平方和电导率成正比，而与热导率成反比。因此，需要开发出具有高塞贝克系数或高电导率或低热导率的热电转换材料从而提高热电转换器件的能量转换效率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可用作热电转换器件的热电转换材料的新型化合物半导体。

以及，本发明的一个目的是提供一种制备所述新型化合物半导体的方法。

此外，本发明的一个目的是提供一种使用所述新型化合物半导体的热电转换器件。

在经过反复研究之后，本发明人成功地合成了如下面化学式1表示的化合物半导体。并且，本发明人发现这种新型化合物可以用作热电转换器件的热电转换材料，从而完成了本发明。

<化学式1>

Bi_1-x-yLn_xM_yCuOTe

其中，Ln属于镧系元素，且为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的任意一种或多种元素，M为选自Ba、Sr、Ca、Mg、Cd、Hg、Sn、Pb、Mn、Ga、In、Tl、As和Sb中的任意一种或多种元素，以及，0<x<1,0≤y<1且0<x+y<1。

在根据本发明的化合物半导体中，在上述化学式1中，Ln可以为La、Gd或Tm，以及M可以为Pb。

在所述化学式1中，x和y优选分别为0<x≤0.5和0≤y≤0.5，更优选地，分别为0<x<0.2和0≤y<0.1。

本发明也提供了制备所述由上述化学式1表示的化合物半导体的方法：使Bi₂O₃、Bi、Cu和Te各自的粉末与选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的任意一种或多种元素或其氧化物的粉末混合，非必需地使该混合的材料与选自Ba、Sr、Ca、Mg、Cd、Hg、Sn、Pb、Mn、Ga、In、Tl、As和Sb中的任意一种或多种元素或其氧化物的粉末混合，并烧结所得的材料。

在本发明的制备方法中，所述烧结温度优选为400~570℃。

有益效果

根据本发明的新型化合物半导体可以代替常规的化合物半导体，或者可以用作与常规的化合物半导体一起使用的另一种材料。具体而言，根据本发明的化合物半导体具有良好的热电转换性能，而因此其可以有效地应用于热电转换器件。此外，根据本发明的化合物半导体可以应用于太阳能电池的吸光层、允许红外线选择性透过的IR窗或者红外线传感器。

附图说明

附图图示了本发明优选的实施方式，包含的附图与本发明的详细说明一起提供对本发明的实质的进一步理解，因此，本发明不能解释成局限于附图中显示的内容。

图1为图示通过比较X射线衍射图与结构模型的理论图得到的BiCuOTe的Rietveld精修谱图的图。

图2为图示BiCuOTe的晶体结构的视图。

图3为图示根据本发明的实施例1至3和6的化合物的X射线衍射图的图。

图4为图示根据本发明的实施例1至3的化合物和根据参考实施例的化合物的功率因数的图。

图5为图示根据本发明的实施例1和4至6的化合物和根据参考实施例1~3的化合物的功率因数的图。

具体实施方式