[发明专利]添加LaF3

说明书

本发明涉及热电材料技术领域，具体公开了添加LaF₃的InGaO₃(ZnO)超晶格热电材料及其制备方法，该热电材料的化学通式为InGaO₃(ZnO)+x wt％LaF₃，0.5≤x≤3。将In₂O₃、Ga₂O₃和ZnO作为前驱粉末，球磨6～12h，得到InGaO₃(ZnO)粉体；向InGaO₃(ZnO)粉体加入质量比为x wt％的LaF₃粉末混合；将混合粉体采用SPS工艺进行烧结，烧结的时间不低于1100℃，烧结时间不低于10min，烧结压力不低于30MPa。本专利中LaF₃材料的引入，在高温烧结过程中，形成流动的液相，进而填充到晶界当中，提高了块体陶瓷的致密性，从而提高了热电性能。

技术领域

本发明涉及热电材料技术领域，特别涉及添加LaF₃的InGaO₃(ZnO)超晶格热电材料及其制备方法。

背景技术

热电材料是一种可实现热能与电能之间的直接转换的材料，其优点在于不消耗化石燃料，不产生有害气体，不需要移动部件，无噪声，无污染等优点。热电材料包括合金热电材料和氧化物热电材料，与合金热电材料相比，氧化物热电材料具有无毒性、无污染、低成本、工艺简单、高温稳定性等优点，具有广阔的开发和利用空间。

目前研究比较多的氧化物热电材料：InGaO₃(ZnO)_m(m为正整数)，该材料的晶体结构是由InO^2-层和GaO⁺(ZnO)_m层沿[0001]方向交替排列而成，当m为偶数时，该结构属于P63/mmc 空间群；当m为奇数时，该结构属于R3m空间群。该体系用作热电材料最大的问题在于电导率很低，过去解决这一问题的思路主要包括，将InGaO₃(ZnO)_m低维纳米化以及制备成InGaO₃(ZnO)薄膜材料。因此这也就限制了InGaO₃(ZnO)在热电材料领域中的使用范围。

发明内容

本发明提供了添加LaF₃的InGaO₃(ZnO)超晶格热电材料及其制备方法，以解决现有技术中InGaO₃(ZnO)在热电材料领域中的使用范围受限的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

添加LaF₃的InGaO₃(ZnO)超晶格热电材料，该热电材料的化学通式为InGaO₃(ZnO)+x wt％LaF₃，其中0.5≤x≤3，该热电材料为块体陶瓷，LaF₃为烧结助剂。

本技术方案的技术原理和效果在于：

本方案中LaF₃材料的引入，使其作为烧结助剂，在高温烧结过程中，形成流动的液相，进而填充到InGaO₃(ZnO)存在的晶界当中，在形成块体陶瓷的过程中LaF₃包覆在InGaO₃(ZnO) 的微观结构表面，进而提高了块体陶瓷的致密性，从而提高了电导率以及热电优值。

本方案中块体陶瓷的微观结构属于R3m空间群，其中InO^2-层和GaO⁺(ZnO)_m层沿[0001] 方向交替排列而成超晶格热电材料，同时块体陶瓷也可再次研磨成粉体材料，使得该材料在热电材料领域的应用范围增大。

进一步，1≤x≤3。

有益效果：发明人通过实验证明，1≤x≤3时得到的块体陶瓷热电材料的热电性能较好。