JPH0316281A - 熱電半導体材料およびその製造方法 - Google Patents
熱電半導体材料およびその製造方法Info
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- JPH0316281A JPH0316281A JP1151380A JP15138089A JPH0316281A JP H0316281 A JPH0316281 A JP H0316281A JP 1151380 A JP1151380 A JP 1151380A JP 15138089 A JP15138089 A JP 15138089A JP H0316281 A JPH0316281 A JP H0316281A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の}り用分野〕
本充明は、熱電半導体材料およびその製造方法に関する
。
。
ベルチェ効果、あるいはエッチングスハウビン効果を利
用した電子冷却素子、あるいはゼーベツク効果を利用し
た熱電充電素子は、構造が簡単でかつ取扱いが容易で安
定な特性を維持できることから、広範囲にわたる利用が
注目されている。特に電子冷却素子としては、局所冷却
および室温付近の′w1密な温度制御が可能であること
から、オプトエレクトロニクス、半導体レーザなどの恒
温化などに向けて広く研究が進められている。
用した電子冷却素子、あるいはゼーベツク効果を利用し
た熱電充電素子は、構造が簡単でかつ取扱いが容易で安
定な特性を維持できることから、広範囲にわたる利用が
注目されている。特に電子冷却素子としては、局所冷却
および室温付近の′w1密な温度制御が可能であること
から、オプトエレクトロニクス、半導体レーザなどの恒
温化などに向けて広く研究が進められている。
この電子冷却に用いる熱電材料番よ、通常結晶材で作ら
れるため、量産性に問題があり、これが汎用化を田む問
題となっている。すなわち、電子冷却素子として一般に
用いられる結晶材は、テルル化ピスマス(B i2Te
3) 、テルル化アンヂモン(Sb2Te3)および不
純物としてのセレン化ピスマス(B t2Se3)の混
晶系であるが、テルル化ビスマス、セレン化ビスマスの
結晶は著しい男開性を有しており、インゴットから熱電
素子を青るためのスライシング、ダイシング工程等を経
ると、割れや欠けの為に歩留りが極めて低くなるという
問題があった。このように、テルル化ビスマス、セレン
化ビスマスなどの結晶材を用いる場合、結晶固有の焚聞
性が著しいため、機械での取扱は困難であり、人手によ
る取扱に頼っているのが現状である。
れるため、量産性に問題があり、これが汎用化を田む問
題となっている。すなわち、電子冷却素子として一般に
用いられる結晶材は、テルル化ピスマス(B i2Te
3) 、テルル化アンヂモン(Sb2Te3)および不
純物としてのセレン化ピスマス(B t2Se3)の混
晶系であるが、テルル化ビスマス、セレン化ビスマスの
結晶は著しい男開性を有しており、インゴットから熱電
素子を青るためのスライシング、ダイシング工程等を経
ると、割れや欠けの為に歩留りが極めて低くなるという
問題があった。このように、テルル化ビスマス、セレン
化ビスマスなどの結晶材を用いる場合、結晶固有の焚聞
性が著しいため、機械での取扱は困難であり、人手によ
る取扱に頼っているのが現状である。
そこで、機械的強度の向上のために粉末焼結素子を形成
する試みがなされている。このように結晶としてではな
く、粉末焼結体として用いると95開性の問題はなくな
るが、焼結密度が上がらず、半田付けを行なうと内部に
半田がしみ込み性能低下をひきおこすという問題がある
。
する試みがなされている。このように結晶としてではな
く、粉末焼結体として用いると95開性の問題はなくな
るが、焼結密度が上がらず、半田付けを行なうと内部に
半田がしみ込み性能低下をひきおこすという問題がある
。
また、粉末焼結体にすると粒界が増加し、キャリアの移
!lJ度が低下する。このため、焼結体の毒気抵抗が増
大し、ジュール熱が増加し、冷却能が低下するという問
題があった。
!lJ度が低下する。このため、焼結体の毒気抵抗が増
大し、ジュール熱が増加し、冷却能が低下するという問
題があった。
ところで、この熱電材料の冷却能は、物′L1固右の定
数であるゼーベツク係敗αと比抵抗ρと熱伝導率Kによ
って表わされる性能指1t!Z (−αb/ρK)の大
小で決まる。ここで、焼結体の電気抵抗を元に戻すため
に不純物のドープ量を増やすと、ゼーベツク係数が小さ
くなり、やはり性能指数が小さくなる。これは、第3図
に示すように、性能指数およびキャリア2!!度にはそ
れぞれに最適値が存存し、両者を満足させるような値を
得るのは極めて困難であるためである。
数であるゼーベツク係敗αと比抵抗ρと熱伝導率Kによ
って表わされる性能指1t!Z (−αb/ρK)の大
小で決まる。ここで、焼結体の電気抵抗を元に戻すため
に不純物のドープ量を増やすと、ゼーベツク係数が小さ
くなり、やはり性能指数が小さくなる。これは、第3図
に示すように、性能指数およびキャリア2!!度にはそ
れぞれに最適値が存存し、両者を満足させるような値を
得るのは極めて困難であるためである。
更に、粉末の場合、ドーピング制御が困難であり一定量
の不11iG物を添加してもキャリア濃度が一定になら
ないという問題があった.すなわち、粉末焼結体を実際
に製造するに際しては、同じ組成、同じ条件で製造して
も再現性よく所望の特性を得るのは極めて困難であると
いう問題があった。
の不11iG物を添加してもキャリア濃度が一定になら
ないという問題があった.すなわち、粉末焼結体を実際
に製造するに際しては、同じ組成、同じ条件で製造して
も再現性よく所望の特性を得るのは極めて困難であると
いう問題があった。
本発明は、前記実情に捲みてなされたもので、ドーピン
グ制御が容易で製造歩留りの高い熱電半導体材料を提供
することを目的とする。
グ制御が容易で製造歩留りの高い熱電半導体材料を提供
することを目的とする。
[問題点を解決するための手段〕
そこで本発明の′51では、粒径が均一で、一導電型の
不純物を含むかまたは化学的是論比からわずかにずらし
たテルル化ビスマス(B i2Te3)一テルル化アン
チモン(Sb2Tea )固溶体粉末の粉末焼結体によ
って熱電半導体材料を構成しいる。
不純物を含むかまたは化学的是論比からわずかにずらし
たテルル化ビスマス(B i2Te3)一テルル化アン
チモン(Sb2Tea )固溶体粉末の粉末焼結体によ
って熱電半導体材料を構成しいる。
また、本発明のffi2では、粒径が均一で、−S電型
の不純物を含むかまたは化学的出論比からわずかにずら
したテルル化ビスマス(Bi2Te3)一テルル化アン
チモン(Sb2Tea )およびセレン化アンチモン(
Sb2Se3)固溶体粉末の粉末焼結体によって熱電2
F′4体材料を構成している。
の不純物を含むかまたは化学的出論比からわずかにずら
したテルル化ビスマス(Bi2Te3)一テルル化アン
チモン(Sb2Tea )およびセレン化アンチモン(
Sb2Se3)固溶体粉末の粉末焼結体によって熱電2
F′4体材料を構成している。
また、本発明の方法では、目的とする組成となるように
所望の組成のビスマス、アンチモン、テルル、セレンお
よび一導電型の不純物を混合し、加熱溶融せしめた後、
急冷してインゴットを形威してこれを粉砕し、粒径をそ
ろえた後、加圧焼結するようにしている。
所望の組成のビスマス、アンチモン、テルル、セレンお
よび一導電型の不純物を混合し、加熱溶融せしめた後、
急冷してインゴットを形威してこれを粉砕し、粒径をそ
ろえた後、加圧焼結するようにしている。
(作用)
一般に、粉末の粒径を小さくすると、熱伝導度Kは小さ
くなり、比抵抗ρが大きくなる。そこで、本充明は、こ
の比抵抗ρの増大を補うほど、熱伝導度Kを小さくする
ことができないかという点に着目してなされたものであ
る。
くなり、比抵抗ρが大きくなる。そこで、本充明は、こ
の比抵抗ρの増大を補うほど、熱伝導度Kを小さくする
ことができないかという点に着目してなされたものであ
る。
本允明者らは、鋭意検討した結果、(Bi,Sb)2
(Te.Se)a系の粉末においてはサブミクロン粒子
になると酸化吸着が著しく、電気的特性は極度に低下し
、また特性の再現性も困難になることを充見した。
(Te.Se)a系の粉末においてはサブミクロン粒子
になると酸化吸着が著しく、電気的特性は極度に低下し
、また特性の再現性も困難になることを充見した。
一方、粒径を5μm〜200μmにすると比抵抗の増大
が15〜20%であるのに、熱伝S度の低減が20%も
あることを允見した。
が15〜20%であるのに、熱伝S度の低減が20%も
あることを允見した。
そこで、本充明では、微粒子を除いた最適粒径の粉末を
用いて焼結体を形或することにより、性能指数の低下を
防止し、機械的強度が高くかつ信頼性の高い熱電素子を
得ることが可能となる。
用いて焼結体を形或することにより、性能指数の低下を
防止し、機械的強度が高くかつ信頼性の高い熱電素子を
得ることが可能となる。
このように本発明では、■結晶ではなく、微粒子を除い
た最過粒径の粉末を用いて形或された粉末焼結体で構成
されているため、[戊比を自由に選択でき、性能指数2
の高いものを得ることができる。
た最過粒径の粉末を用いて形或された粉末焼結体で構成
されているため、[戊比を自由に選択でき、性能指数2
の高いものを得ることができる。
又粒径を1薗えることにより、ドーピング制御が容易と
なる。これは、粒径がIlylうと粒界の分相ち均一と
なり、粒界から充生すると考えられる1子も一定となる
ため、電子濃度の再現性もよくなるものと考欠られる。
なる。これは、粒径がIlylうと粒界の分相ち均一と
なり、粒界から充生すると考えられる1子も一定となる
ため、電子濃度の再現性もよくなるものと考欠られる。
また、粒径を揃えることにより、焼結密度が上り、半F
B付工程に&夕いても半田のしみ込みによる性能低下も
ない。
B付工程に&夕いても半田のしみ込みによる性能低下も
ない。
加えて、中結晶あるいは多結晶のインゴットをそのまま
用いた場合に比べ、割れ等による5!I造歩留りの低下
も大幅に低減される。
用いた場合に比べ、割れ等による5!I造歩留りの低下
も大幅に低減される。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
に説明する。
まず、ビスマスB i 335.64 ’J、アンチ
モンSb 58f3.802g、テルルT e 122
9.63 gを秤量し、この混合物を石英管内に投入し
た後、真空ボンブによって管内の空気を排気,11人す
る。
モンSb 58f3.802g、テルルT e 122
9.63 gを秤量し、この混合物を石英管内に投入し
た後、真空ボンブによって管内の空気を排気,11人す
る。
この管を650℃に加熱し3時間にわたり石英管内をl
j!拌しつつ化合させた後、凝固点直下である560℃
のilrt域に石英管を移動し急冷する。
j!拌しつつ化合させた後、凝固点直下である560℃
のilrt域に石英管を移動し急冷する。
次に、この急冷インゴットをスタンプミル、ボールミル
等で粉砕した後、200メッシュおよび [400メッ
シュの篩にか【ノ400メッシュの篩上 ,に残ったも
のを選び、粒径26〜74μm程度の ,粉末に揃える
。0.3気圧.350℃で8時間の 1熱!18理を行
う。
等で粉砕した後、200メッシュおよび [400メッ
シュの篩にか【ノ400メッシュの篩上 ,に残ったも
のを選び、粒径26〜74μm程度の ,粉末に揃える
。0.3気圧.350℃で8時間の 1熱!18理を行
う。
このようにして粒径の揃えられた粉末を真空中または不
活性ガス中で一方向に加圧しながら、500℃.800
ka/cl2のホットプレス法によりカーボンダイスを
用いてホットプレスし、粉末焼結体を形成する。
活性ガス中で一方向に加圧しながら、500℃.800
ka/cl2のホットプレス法によりカーボンダイスを
用いてホットプレスし、粉末焼結体を形成する。
この後、この粉末焼結位を3ミリ角6ミリ長のチップに
分断し、Bi Sb Se を形成0.5
1.5 3 する。
分断し、Bi Sb Se を形成0.5
1.5 3 する。
このようにして形成されたBi SbO.5
1.5 Se3焼結体の特性を、この結晶材と比較すると、次の
第1表のようになっている。
1.5 Se3焼結体の特性を、この結晶材と比較すると、次の
第1表のようになっている。
く第1表〉
この表からも明らかなように、本弁明実施例のB t
0.5 S l)1.5 S e3焼結偽によれば、比
抵抗ρは15%高くなっているが、熱伝導IIIKは1
3%小さくなっているため、性能指数Zは結晶材とほぼ
同等になっている。また機械的強度は極めて高いものと
なっている。
0.5 S l)1.5 S e3焼結偽によれば、比
抵抗ρは15%高くなっているが、熱伝導IIIKは1
3%小さくなっているため、性能指数Zは結晶材とほぼ
同等になっている。また機械的強度は極めて高いものと
なっている。
このように、本発明の熱1発電材利によれば、性能指数
を低下せしめることなく、素子の機械的強度を高めるこ
とができる。このため、電子冷加素子を形或する際にも
機械による実装が容易となり、昂産性をはかることがで
きると共に、低コスト化が可能となる。
を低下せしめることなく、素子の機械的強度を高めるこ
とができる。このため、電子冷加素子を形或する際にも
機械による実装が容易となり、昂産性をはかることがで
きると共に、低コスト化が可能となる。
実施例2
次に本充明のfA2の実施例について説明する。
まず、ヒス?スB i 313.59、テルルTe2
72.77Q 、セレンS e 8.883 gを秤量
し、さらにキャリア濃度を調整するためにヨウ化アンチ
モンSbl3を添加し、この混合物を石英管内に投入し
た後、真空ボンブによって管内の空気を排気.封入する
。そして、前記第1の実施例と同様にして、Bi T
e3e +メタルハライド2 2.85
0.15 (ヨウ化アンチモン) 8. 9x 1 018cI1
の固溶体を作り、さらに同様にして粒径の均一な粉
末を作り、550℃, 1. 8ton /cm テ
20分ホットプレスしn型の8’ 2 ” 2.85S
eO.15焼結体を形成する。
72.77Q 、セレンS e 8.883 gを秤量
し、さらにキャリア濃度を調整するためにヨウ化アンチ
モンSbl3を添加し、この混合物を石英管内に投入し
た後、真空ボンブによって管内の空気を排気.封入する
。そして、前記第1の実施例と同様にして、Bi T
e3e +メタルハライド2 2.85
0.15 (ヨウ化アンチモン) 8. 9x 1 018cI1
の固溶体を作り、さらに同様にして粒径の均一な粉
末を作り、550℃, 1. 8ton /cm テ
20分ホットプレスしn型の8’ 2 ” 2.85S
eO.15焼結体を形成する。
このようにして形成された焼結仏の特性を同一組成の結
晶材と比較したものを第2表に示す。
晶材と比較したものを第2表に示す。
く第2表〉
焼結体の性能指数は、2.45X10’/Kとなってお
り、同一組成の結晶材(2,44X10’/K)とほぼ
同程度であることがわかる。
り、同一組成の結晶材(2,44X10’/K)とほぼ
同程度であることがわかる。
このように、本発明のn型のBiTeS2 2.8
5 eO.15焼結体は、ゼーベツク係数は結晶材と同程度
を帷持し、かつ機械的強度が極めて向上し、再現性の良
好なものとなっている。
5 eO.15焼結体は、ゼーベツク係数は結晶材と同程度
を帷持し、かつ機械的強度が極めて向上し、再現性の良
好なものとなっている。
ここで、不II物eaをメタルハライドS b I .
3の添加量あるいはテルルTeの添加堡とによって変化
させたときのゼーベツク係数αと比抵抗ρとの関係を第
1図および第2図に示す。
3の添加量あるいはテルルTeの添加堡とによって変化
させたときのゼーベツク係数αと比抵抗ρとの関係を第
1図および第2図に示す。
この図からあきらかなように、不純物添加S度は1cn
−3あたり1021となるとTeの揚合せーベック係数
が50μV/K程度となってしまう。また3b13の添
加金を6X1020/C翔−3とした場合、ゼーベツク
係数αtよ120μV/Kとなり、1019台添加時の
半分に低下し、性能の低下は避けられない。比抵抗ρに
ついても同様である。このことからも不純物の濃度は1
02’/CI−3以下とサるのが望ましい。
−3あたり1021となるとTeの揚合せーベック係数
が50μV/K程度となってしまう。また3b13の添
加金を6X1020/C翔−3とした場合、ゼーベツク
係数αtよ120μV/Kとなり、1019台添加時の
半分に低下し、性能の低下は避けられない。比抵抗ρに
ついても同様である。このことからも不純物の濃度は1
02’/CI−3以下とサるのが望ましい。
次に、このようにして形成された第1の実施例のp型B
i Sb Se 焼結体およびfJ520.
5 1.5 3 の実施例のn型の8 ! −r e 2,858 e
o.ts焼結体2 を組み合わせてp−n素子対を形成し、これによる最大
降下温度を測定した。
i Sb Se 焼結体およびfJ520.
5 1.5 3 の実施例のn型の8 ! −r e 2,858 e
o.ts焼結体2 を組み合わせてp−n素子対を形成し、これによる最大
降下温度を測定した。
すなわち、このp−n素子対の発熱側の温度”Hを27
℃に保ちつつp−n素子対に電流を流し、冷即側の温度
TCを測定する。この差の最大値ΔT はΔT
=T,,−T,=66.5Kを記laX
laX 録した。比較のために、同一組成の結晶材で構成したp
−n素子対のT は、66.9Kでありはと陽ax んど同程度の性能が得られていることがわかる。
℃に保ちつつp−n素子対に電流を流し、冷即側の温度
TCを測定する。この差の最大値ΔT はΔT
=T,,−T,=66.5Kを記laX
laX 録した。比較のために、同一組成の結晶材で構成したp
−n素子対のT は、66.9Kでありはと陽ax んど同程度の性能が得られていることがわかる。
実施例3
次に本介明の第3の実施例について説明する。
まず、ビスマスB i 78.38 w、アンヂモンs
b136.98,テルル゛r e 295. 73g
、セレンS e 5.329ジを秤量し、この混合物を
石英管内に投入した後、真空ポンプによって管内の空気
を排気,1・j人する。そして、前記第1の実施例と同
様にして、Bi Sb Te Se
固溶体粉末0.5 1.5 2.915
0.09を作り、さらに同様にして粒径の均一な粉末
を作り、400℃.400kg/cn2で20分ホット
プレスしn型のBi−[cSe 焼結体を2
2.85 0.15 形成する。
b136.98,テルル゛r e 295. 73g
、セレンS e 5.329ジを秤量し、この混合物を
石英管内に投入した後、真空ポンプによって管内の空気
を排気,1・j人する。そして、前記第1の実施例と同
様にして、Bi Sb Te Se
固溶体粉末0.5 1.5 2.915
0.09を作り、さらに同様にして粒径の均一な粉末
を作り、400℃.400kg/cn2で20分ホット
プレスしn型のBi−[cSe 焼結体を2
2.85 0.15 形成する。
このようにして形成された焼結体の特性を同一組或の結
晶材と比較したものを第3表に示す。
晶材と比較したものを第3表に示す。
く第3表〉
この表からも、p型のBi Sb TeO.5
1.5 3e 焼結体の性能指数は、3.0×2.905
0.09 10’/Kとなっており、同一組戒の結晶材(2.8×
10゜3/K)とほぼ同程度であることがわか?。
1.5 3e 焼結体の性能指数は、3.0×2.905
0.09 10’/Kとなっており、同一組戒の結晶材(2.8×
10゜3/K)とほぼ同程度であることがわか?。
このように、本発明のp型の3i 3bO.5
1.5 Te Se 焼結体は、性能指数は結晶材2
.915 0■09 と同程度を維持し、かつ機械的強度が極めて向上し、再
現性の良好なものとなっている。
1.5 Te Se 焼結体は、性能指数は結晶材2
.915 0■09 と同程度を維持し、かつ機械的強度が極めて向上し、再
現性の良好なものとなっている。
ところで、この
Bi Sb Te 3e 焼結体は
、0.5 1.5 2.915 0.09
Bi Sb (Te Se )
3 +yTeO.5 1.5 1−x
x(0≦X≦0.2 . 0≦y≦0.2)に示す組或
の範囲内で適宜調整可能である。
、0.5 1.5 2.915 0.09
Bi Sb (Te Se )
3 +yTeO.5 1.5 1−x
x(0≦X≦0.2 . 0≦y≦0.2)に示す組或
の範囲内で適宜調整可能である。
さらに、ここで(よ、400℃.400kg/Cl2で
20分ホットブレスしn型のBi2Te2.85S00
. 15焼結体を形或したが、圧力が2000 k g
/cn 以上となると350℃,10分でも粒或長
して粒径が僅かに大きくなり(圧力が2300kg/c
n2以上ヒなると溶解する)、熱電特性は8%程度改善
することができるが、単結晶よりも跪くなり、実用に適
さなくなることがわかった。
20分ホットブレスしn型のBi2Te2.85S00
. 15焼結体を形或したが、圧力が2000 k g
/cn 以上となると350℃,10分でも粒或長
して粒径が僅かに大きくなり(圧力が2300kg/c
n2以上ヒなると溶解する)、熱電特性は8%程度改善
することができるが、単結晶よりも跪くなり、実用に適
さなくなることがわかった。
また、ホットプレス時の温度についても実験を坦ねた結
果、600℃以上となると粒成長して粒径が僅かに大き
くなり、単結晶よりも脆くなり、実用に適さなくなるこ
とがわかった。
果、600℃以上となると粒成長して粒径が僅かに大き
くなり、単結晶よりも脆くなり、実用に適さなくなるこ
とがわかった。
このように、焼結温度は350’Cから600℃、圧力
は400k9/cl2から2000kQ/cra2程度
とするのが望ましい。
は400k9/cl2から2000kQ/cra2程度
とするのが望ましい。
なお、本充明実施例の方法において番よ、材料を石英管
内で加熱溶融し化合せしめた後、凝固点よりもわずかに
低い温度まで急冷するという方法をとっている。
内で加熱溶融し化合せしめた後、凝固点よりもわずかに
低い温度まで急冷するという方法をとっている。
従来は偏析を逸れるため、常温程度まで急冷するという
方法がとられている。この場合、微結晶となるために粒
界が増大し過ぎ、ドーピング制御が困難になることがあ
ったが、本介明実施の方法によれば、適切な粒度を得る
ことが可能となる。
方法がとられている。この場合、微結晶となるために粒
界が増大し過ぎ、ドーピング制御が困難になることがあ
ったが、本介明実施の方法によれば、適切な粒度を得る
ことが可能となる。
更にまた、前記実施例では、粉末焼結体中の紛未粒径を
26〜74μm程度に揃えたが、10〜20Clmの範
囲内で適宜領域を選択すればよい.10μm以下である
と、粒稈が非常に多くなるためにドーピング制曲が困難
となる上、粒界でのキャリアの散乱により移el′fが
低下することにより、特性が低下する。また、粉末の凝
集が起り易くなり扱いが困難である。
26〜74μm程度に揃えたが、10〜20Clmの範
囲内で適宜領域を選択すればよい.10μm以下である
と、粒稈が非常に多くなるためにドーピング制曲が困難
となる上、粒界でのキャリアの散乱により移el′fが
低下することにより、特性が低下する。また、粉末の凝
集が起り易くなり扱いが困難である。
また200um以上であると、十分な機械的強度および
十分な焼結密度を得ることができない。
十分な焼結密度を得ることができない。
(発明の効果)
以上説明してきたように、本梵明によれば粒径の均一な
テルル化ビスマス(B i2Te3)一テルル化アンチ
モン(Sb2Te3)あるいはテルル化ビスマス(B
i2Te3)一テルル化アンチモン(Sb2Te3)お
よびセレン化アンチモン(Sb2Se3)固溶体粉末の
粉末焼結体によって熱電半導体材料を@或しているため
、機械的強度が高く特性の良好な熱電素子を形成するこ
とが可能となる。
テルル化ビスマス(B i2Te3)一テルル化アンチ
モン(Sb2Te3)あるいはテルル化ビスマス(B
i2Te3)一テルル化アンチモン(Sb2Te3)お
よびセレン化アンチモン(Sb2Se3)固溶体粉末の
粉末焼結体によって熱電半導体材料を@或しているため
、機械的強度が高く特性の良好な熱電素子を形成するこ
とが可能となる。
また、本発明の方法では、目的とする組成となるように
所望の組成のビスマス、アンチモン、テルル、セレンお
よび一導電型の不純物を混合し、加熱溶融せしめた後、
急冷してインゴットを形成してこれを粉砕し、粒径をそ
ろえた後、加圧焼結するようにしているため、容易に再
現性よく、機械的強度が高く特性の良好な熱電素子を形
成することが可能となる。
所望の組成のビスマス、アンチモン、テルル、セレンお
よび一導電型の不純物を混合し、加熱溶融せしめた後、
急冷してインゴットを形成してこれを粉砕し、粒径をそ
ろえた後、加圧焼結するようにしているため、容易に再
現性よく、機械的強度が高く特性の良好な熱電素子を形
成することが可能となる。
第1図および第2図は、本允明実施例の粉末焼結体の不
純物濃度を変化させた場合のぜーベツク係数αと比抵抗
ρとの関係を示す図、第3図はキャリア澹度と熱電特性
の関係を示す図である。
純物濃度を変化させた場合のぜーベツク係数αと比抵抗
ρとの関係を示す図、第3図はキャリア澹度と熱電特性
の関係を示す図である。
Claims (7)
- (1)粒径が均一なテルル化ビスマス(Bi_2Te_
3)およびテルル化アンチモン(Sb_2Te_3)の
固溶体粉末を主成分とした一導電型の粉末焼結体からな
ることを特徴とする熱電半導体材料。 - (2)前記粒径が10〜200ミクロンの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項(1)記載の熱電半導体材料。 - (3)粒径が均一なテルル化ビスマス(Bi_2Te_
3)とテルル化アンチモン(Sb_2Te_3)とセレ
ン化アンチモン(Sb_2Se_3)との固溶体粉末を
主成分とした一導電型の粉末焼結体からなることを特徴
とする熱電半導体材料。 - (4)前記粒径が10〜200ミクロンの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項(1)記載の熱電半導体材料。 - (5)前記粉末焼結体は、不純物として10cm^−^
3以下のハロゲン原子またはIV族原子を添加したもので
あることを特徴とする請求項(1)記載の熱電半導体材
料。 - (6)所望の組成のビスマス、アンチモン、テルル、セ
レンおよび一導電型の不純物を混合し、加熱溶融せしめ
る加熱工程と、 急冷して固溶体を形成する冷却工程と、 該インゴットを粉砕し固溶体粉末を形成す る粉砕工程と、 前記固溶体粉末の粒径を均一化する整粒工 程と、 粒径の均一となった前記固溶体粉末を焼結 せしめる焼結工程とを含むことを特徴とする熱電半導体
材料の製造方法。 - (7)前記焼結工程は、整粒粉末を一方向加圧しながら
焼結せしめる工程であることを特徴とする請求項(6)
記載の熱電半導体材料の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1151380A JP2829415B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 熱電半導体材料およびその製造方法 |
PCT/JP1990/000777 WO1990016086A1 (en) | 1989-06-14 | 1990-06-14 | Thermoelectric semiconductor material and method of producing the same |
KR1019910701841A KR920702798A (ko) | 1989-06-14 | 1990-06-14 | 열전반도체 재료 및 그 제조방법 |
EP19900909359 EP0476134A4 (en) | 1989-06-14 | 1990-06-14 | Thermoelectric semiconductor material and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1151380A JP2829415B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 熱電半導体材料およびその製造方法 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8285264A Division JP2887468B2 (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 熱電半導体材料の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0316281A true JPH0316281A (ja) | 1991-01-24 |
JP2829415B2 JP2829415B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=15517306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1151380A Expired - Lifetime JP2829415B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 熱電半導体材料およびその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0476134A4 (ja) |
JP (1) | JP2829415B2 (ja) |
KR (1) | KR920702798A (ja) |
WO (1) | WO1990016086A1 (ja) |
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