[发明专利]一种快速筛选性能优化的热电材料的方法

摘要

本发明公开了一种快速筛选性能优化的热电材料的方法，首次采用等离子体活化烧结技术制备多元硫族化合物体系扩散偶，获得组成、微结构丰富的块体材料样品库；再结合EPMA（电子探针X射线显微分析仪）、FESEM（场发射扫描电子显微镜）及PSM（电导率‑塞贝克系数扫描探针显微镜）等表征技术，探究样品库的组成、结构和热电性能的关系，从而高通量筛选出具有特殊组成及微结构的高性能热电材料。该方法有效提高了试验获得信息的密度和效率，显著降低了实验所需的人力、物力和成本，可高效探索出性能优异的热电材料。

主权项

1.一种快速筛选性能优化的热电材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在压力作用下采用高温烧结方法制备多元硫族化合物体系扩散偶，获得组成、微结构丰富的样品库；2)结合EPMA、FESEM和PSM表征技术，探究样品库的组成、结构与热电性能的关系，绘制塞贝克系数图谱，根据塞贝克系数图谱中多元硫族化合物体系扩散偶对应的扩散区曲线出现的塞贝克系数突变峰，再结合突变峰对应的能谱数据，筛选出所述多元硫族化合物体系中热电性能优化的热电材料的组成信息；所述多元硫族化合物体系扩散偶以下述化学表达式中两种化合物为原料制备而成，所述化学表达式包括：(VA)₂(VIA)₃、(IVA)(VIA)、(IIB)(VIA)、(IB)(IIIA)(VIA)₂或(IB)₂(IIB)(IVA)(VIA)₄；其中IB＝Cu或Ag，IIB＝Zn或Cd，IIIA＝Ga或In，VA＝Bi或Sb，IVA＝Si、Ge、Sn或Pb，VIA＝S、Se或Te；所述多元硫族化合物体系扩散偶以属于同一化学表达式中的两种化合物为原料制备而成；或以属于不同化学表达式中的两种化合物为原料制备而成；所述多元硫族化合物体系扩散偶的制备方法包含如下步骤：1)以两种化合物为原料，采用石墨模具对原料进行分层装样；2)将装载好原料的石墨模具置于等离子体活化烧结设备中，在10Pa以下的真空条件进行烧结，升温速率为20‑80℃/min，烧结温度为400‑700℃，烧结压力为10‑60MPa，每次保温时间为10‑20min；3)重复多次步骤2)所述烧结步骤，促进不同化合物之间接触面的相互扩散，获得组成、微结构丰富的多元硫族化合物体系扩散偶。