[发明专利]利用液相化学法制备硫族化合物热电薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种利用液相化学法制备硫族化合物热电薄膜的方法，该方法以铋、锑、锡或铅的盐，及硒和碲的无机物为原料，制备前驱体溶液，采用甩膜方法制备前驱体薄膜，经干燥后采用共还原法将前驱体薄膜还原并经热处理制成硫族化合物及其复合掺杂的热电薄膜。本发明首次以无机化合物为原料，用共还原技术制备硫族化合物热电薄膜，采用此方法可以在形成的多晶硫族化合物薄膜上制得第二层成分不同的硫族化合物薄膜，然后将两种薄膜交替成制备高热电性能的硫族化合物热电超晶格。这种制备热电薄膜化学法配合集成电路印刷技术，进行套版印刷，可以真正实现微型热电器件的集成化，从而促进热电制冷及微电子、光电子、通讯、激光、超导等领域的发展。

主权项

1.一种利用液相化学法制备硫族化合物热电薄膜的方法，由前驱体液的配制，硫族化合物的前驱体薄膜制备，前驱体薄膜进行共还原处理得到非晶薄膜，将非晶薄膜热处理使薄膜晶化制备多晶薄膜步骤组成，其特征是，所述前驱体液是指按(Bi，Sb)溶液体积∶(Se，Te)溶液体积＝2∶3制备的硫族化合物(Bi，Sb)2(Se，Te)3的前驱体溶液，或Bi和Sb的盐溶液按(Bix，Sb1-x)2Se3中Bi∶Sb＝x∶1-x的比例混合，混合溶液与硒酸溶液按(Bix，Sb1-x)∶Se＝2∶3的比例混合得到(Bix，Sb1-x)2Se3的前驱体溶液，或按照Bi2(Tex，Se1-x)3式中Te∶Se＝y∶1-y混合，将Bi盐溶液与碲酸与硒酸的混合溶液按照Bi∶(Tex，Se1-x)＝2∶3的比例混合，制得Bi2(Tex，Se1-x)3前驱体溶液，或Bi的盐溶液、碲酸溶液，另外配制摩尔浓度为0.05-0.5mol/L的Sn的盐溶液，按照Sn∶Bi∶Te＝x∶2∶3+x的比例将上述三种溶液混合制得SnxBi2Te1+x前驱体溶液，或Bi的盐溶液、碲酸溶液，另外配制摩尔浓度为0.005-0.5mol/L的Pb的盐溶液，按照Pb∶Bi∶Te＝x∶2∶3+x的比例将上述三种溶液混合制得SnxBi2Te1+x前驱体溶液；所述的前驱体薄膜进行共还原处理得到非晶薄膜是指将前驱体薄膜置入还原装置中，在25℃～100℃温度条件下，采用有机或无机还原性气体对前驱体薄膜进行共还原45～60秒钟，得到结晶程度较低的非晶结构的硫族化合物薄膜；所述的将非晶薄膜热处理使薄膜晶化制备多晶薄膜是指将经还原的薄膜在惰性气氛或真空中，于120℃～600℃条件下热处理25～40分钟，制得厚度为10～100纳米，晶粒直径为10-100纳米的多晶热电薄膜。