[发明专利]基于晶体拓扑实现粉末合金烧结相变的五元系n型热电材料与制备方法

权利要求书

1.一种五元系n型热电材料，其特征在于，所述n型热电材料的化学式为Bi_2-x-ySb_xS_yTe_3-zSe_z，其中，0.74≤x≤1.2，0.04≤y≤0.06，0.2≤z≤0.45；

所述五元系n型热电材料通过基于晶体拓扑实现粉末合金烧结相变的方法制备而成，所述方法包括根据化学式Bi_2-x-ySb_xS_yTe_3-zSe_z将单质粉末Bi、Sb、S、Te和Se混合、熔炼、粉碎、冷压和烧结，即得成型的n型热电材料；

所述制备方法在制备过程中发生以下物理变化：熔炼形成p型合金→经粉碎和冷压后制成p型粉末合金胚料→经烧结得到五元系n型热电材料。

2.根据权利要求1所述的五元系n型热电材料，其特征在于，所述x为0.74、0.95或1.2，所述y为0.04、0.05或0.06，所述z为0.2、0.35或0.45。

3.根据权利要求1所述的五元系n型热电材料，其特征在于，所述n型热电材料的带隙为0.29~0.31eV。

4.根据权利要求3所述的五元系n型热电材料，其特征在于，所述n型热电材料的带隙为0.29 eV、0.30 eV或0.31 eV。

5.一种五元系热电材料体系，其特征在于，所述热电材料体系包括五元系p型热电材料和权利要求1~4任一项所述的五元系n型热电材料。

6.根据权利要求5所述的五元系热电材料体系，其特征在于，所述五元系p型热电材料的化学式为Bi_2-x-ySb_xS_yTe_3-zSe_z，其中，1.4≤x≤1.6，0.02≤y≤0.15，0.025≤z≤0.15。

7.权利要求1~4任一项所述五元系n型热电材料的制备方法，其特征在于，所述方法通过基于晶体拓扑实现粉末合金烧结相变的方式制备n型热电材料，所述方法具体包括：根据化学式Bi_2-x-ySb_xS_yTe_3-zSe_z将单质粉末Bi、Sb、S、Te和Se混合、熔炼、粉碎、冷压和烧结，即得成型的n型热电材料；

所述制备方法在制备过程中发生以下物理变化：熔炼形成p型合金→经粉碎和冷压后制成p型粉末合金胚料→经烧结得到五元系n型热电材料。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述熔炼具体包括：混合后的单质在真空密封状态下进行熔炼，熔炼温度为660~680℃，熔炼时间为45~48 h，熔炼结束后，自然冷却至室温，得到热电材料合金锭。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述熔炼温度为660℃，熔炼时间为45h。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，用于熔炼混合单质的容器为石英管。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述石英管的一端封口，所述单质装入所述石英管后，抽真空，加热石英管至熔融封闭，封闭好的石英管用于熔炼。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在离石英管中所述单质形成的样品界面至少10cm处加热，形成熔融封闭的石英管。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述石英管中的真空度小于10pa。