KR101405318B1 - 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 및 그 제조 방법 - Google Patents

텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 텔루르화 비스무트 및 셀렌화 인듐으로 이루어지는 열전 소재로서, 상기 열전 소재는 화학식 (Bi2(TeSe)3)1-x(In4Se3)x 와 같은 조성을 가지고, 상기 화학식에서 x 는 0.001 내지 0.5의 값을 가지는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재를 제공한다. 상기 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재는 종래의 열전 소재와 비교할 때 상온 이상의 넓은 온도 범위에서 현저히 향상된 열전 성능을 나타며, 무냉매 냉장고, 에어컨 등의 범용 냉각기기, 폐열 발전, 마이크로 냉각/발전 시스템 등의 구조 재료로 유용하게 사용할 수 있다.

Description

텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 및 그 제조 방법{Bismuth telluride-indium selenide nanocomposite thermoelectric materials and method of manufacturing the same}
본 발명은 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전 소재인 텔루르화 비스무트(Bi2(TeSe)3)를 기반으로 이종의 열전 소재인 셀렌화 인듐(In4Se3)을 혼합하고, 이를 열처리함으로써, 포논 산란을 효과적으로 유발하여 기존의 열전 소재에 비하여 열전 성능이 현저하게 향상된 열전 소재를 얻을 수 있게 하는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
열전 소재란 소재 양 단 간에 온도 차를 주었을 때, 전기 에너지가 생기고, 반대로 소재에 전기 에너지를 주었을 때, 소재 양 단 간에 온도 차가 생기는 에너지 변환 소재를 말한다.
열전 현상은 크게 제벡(Seebeck) 효과를 이용한 열전 발전이나, 펠티에(Peltier) 효과를 이용한 전자 냉각의 두 가지 현상을 통칭하고 있다. 제벡 효과(Seebeck effect)를 이용하면, 컴퓨터나 자동차 엔진 등에서 발생한 열을 전기 에너지로 변환할 수 있고, 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용하면 냉매가 필요 없는 각종 냉각 시스템을 구현할 수 있다.
이러한 열전 소재는 고장이 적어 유지 관리가 수월하고, 소음이 없는 장점으로 인해 한정된 공간 내에서 소규모의 에너지 변환 시스템으로 유용하게 사용된다. 대한민국 등록특허 제10-0795374호 및 대한민국 공개특허 제10-2010-0138284호 등에서는 이러한 열전 소자에 대한 내용이 개시되어 있다.
열전 발전 및 열전 냉각 효율은 사용되는 열전 소재의 성능 지수에 의해 크게 좌우된다. 열전 성능지수(ZT)는 α2σT/κ 로 표현되며 여기서 α는 제벡 계수(α), σ는 전기 전도도, κ는 열전도도, T는 절대 온도를 나타낸다.
일반적으로 소재의 전기 전도도와 열전도도는 서로 의존 특성을 가지는데, 즉 전기 전도도가 높은 소재는 높은 열전도도를 가지며, 전기 전도도가 낮은 소재는 열전도도가 낮은 것으로 알려져 있다. 그러나, 열전 소재의 경우 상기 성능 지수(Z)를 나타내는 식에서처럼 열전 소재의 성능 지수를 높이기 위해서 높은 전기 전도도와 낮은 열전도도의 적절한 조합이 요구된다. 따라서, 궁극적으로 높은 전기 전도도를 유지하면서 낮은 열전도도를 가지는 열전 소재의 개발이 필요하다.
최근 상기와 같은 문제를 극복하기 위하여 열전 소재의 결정립을 나노크기로 제어함으로써 계면에서의 포논 산란을 증가시키고, 따라서 열전도도를 효과적으로 낮출 수 있는 기술들에 대하여 연구가 진행 중이다. 특히, 열전 소재 매트릭스 내에 동종 또는 이종의 나노크기 입자를 고르게 분산시켜 효과적인 포논 산란을 유도하는 열전 소재들이 개발되고 있는 중이다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0085639호
Thermoelectric peroperties of Bi2Te3-In2Se3 composite thin films prepared by co-sputtering(Kwang-Chon Kim et al. J. NanoSci. Nanotech., 12, 3633(2012))
본 발명의 목적은 열전 소재인 텔루르화 비스무트(Bi2(TeSe)3) 매트릭스 내에 셀렌화 인듐(In4Se3) 나노 구조체가 이차상의 형태로 분산된 나노복합체를 제조하여 포논 산란을 효과적으로 유발함으로써, 상온 이상의 넓은 온도 범위에서 열전 성능이 현저하게 향상된 열전 소재를 제조할 수 있는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 일구현예에서, 텔루르화 비스무트 및 셀렌화 인듐으로 이루어지는 열전 소재로서, 상기 열전 소재는 아래의 화학식 (1)에 해당하는 조성을 가지고, (Bi2(TeSe)3)1-x(In4Se3)x (화학식 1) 상기 화학식 1에서 x 는 0.001 내지 0.5의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재를 제공한다.
예시적인 구현예에서, 상기 열전 소재는 텔루르화 비스무트 매트릭스 내에, 셀렌화 인듐이 결정립계의 이차상으로 분포하는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 이차상의 셀렌화 인듐은 나노점 또는 나노입자인 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 나노점 또는 나노입자의 형상을 가지는 이차상의 셀렌화 인듐의 결정립 크기는 직경이 1㎚ 내지 100㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 구현예에서, 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐으로 이루어지는 나노 복합체 열전 소재 제조방법으로서, 텔루르화 비스무트 분말과 셀렌화 인듐 분말을 혼합하는 혼합 분말 제조단계; 및 상기 혼합 분말을 소결하여 열전 소재를 제조하는 열전 소재 제조단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 제조방법을 제공한다.
예시적인 구현예에서, 상기 혼합 분말 제조단계에서, 텔루르화 비스무트 분말과 셀렌화 인듐 분말은 아래의 화학식 (1)에 해당하는 조성을 가지고, (Bi2(TeSe)3)1-x(In4Se3)x (화학식 1) 상기 화학식 1에서 x 는 0.001 내지 0.5의 값을 가지는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 혼합 분말 제조단계에서 혼합되는, 텔루르화 비스무트 분말 및 셀렌화 인듐 분말의 입자 크기는 직경이 1㎚ 내지 500㎛인 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 열전 소재 제조단계에서, 상기 소결은 스파크 플라즈마 소결법 또는 열간 성형 방법으로 이루어지는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 열전 소재 제조단계에서, 상기 소결 시 소결 시간은 1 초 내지 6 시간 이내이고, 상기 소결 시 소결 온도는 50℃ 내지 600℃인 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 혼합 분말의 혼합 비, 소결 시간 및 소결 온도를 조절함으로써, 상기 제조되는 열전 소재의 텔루르화 비스무트 매트릭스 내에 위치한, 이차상의 셀렌화 인듐 나노점 또는 나노입자의 분포를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 및 그 제조 방법에 따라 제조된 열전 소재는, 종래의 열전 소재와 비교할 때 상온 이상의 넓은 온도 범위에서 현저히 향상된 열전 성능을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재는 무냉매 냉장고, 에어컨 등의 범용 냉각기기, 폐열 발전, 마이크로 냉각/발전 시스템 등의 구조 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예에 따라 스파크 플라즈마 소결법에 의해 제조된 (Bi2Te2.7Se0.3)1-x-(In4Se3)x 열전 소재의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일구현예에 따라 제조된 (a) Bi2Te2 .7Se0 .3 및 (b) (Bi2Te2 .7Se0 .3)0.97-(In4Se3)0.03 열전 소재의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일구현예에 따라 제조된 Bi2Te2 .7Se0 .3 와 (Bi2Te2 .7Se0 .3)1-x-(In4Se3)x (x = 0.01, 0.03, 0.04, 0.05) 열전 소재의 (a) 제벡 계수 (b) 전기 비저항 값을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일구현예에 따른 (Bi2Te2 .7Se0 .3)0.95-(In4Se3)0.05 열전 소재의 (a) 주사투과전자현미경 사진, (b) O1, (c) O4, (d) O2 포인트에서 측정된 에너지 분산 X-선 분광기 원소 분석 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일구현예에 따라 제조된 Bi2Te2 .7Se0 . 3와 (Bi2Te2 .7Se0 .3)1-x-(In4Se3)x (x = 0.01, 0.03, 0.04, 0.05) 열전 소재의 측정온도에 따른 (a) 열전도도, (b) 무차원 성능 지수 값을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 도면을 참고로 설명되었으나 이는 하나의 구현예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 특히, 특허청구범위 및 요약서를 포함하여 본 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 “포논”은 결정격자의 열 진동 에너지로서, 매질 속을 균속도로 운동하는 파속으로 정의되는 입자를 의미하는 것이며, “포논 산란”은 상기 포논이 결정격자의 상호 작용에 의해서 산란하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
우선, 본 발명에 따른 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재를 제조하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 일구현예로서, 상기 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 제조방법은, 텔루르화 비스무트 분말과 셀렌화 인듐 분말을 혼합하는 혼합 분말 제조단계; 및 상기 혼합 분말을 소결하여 열전 소재를 제조하는 열전 소재 제조단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
혼합 분말 제조단계에서, 텔루르화 비스무트 분말과 셀렌화 인듐 분말은 아래의 화학식 (1)에 해당하는 조성을 가지도록 혼합된다.
(Bi2(TeSe)3)1-x(In4Se3)x (화학식 1)
상기 화학식 1에 있어서, x의 값은 0.001 내지 0.5일 수 있다. 상기 x값이 상기 범위를 초과하는 경우, 모재인 텔루르화 비스무트의 전기전도도를 낮추기 때문에 결과적으로 열전 성능지수를 낮추게 된다. 하나의 구현예에서, 최종적으로 제조되는 열전 소재의 열전 성능지수를 최적화를 위하여 x의 값은 0.001 내지 0.1 범위 이내일 수 있다.
상기 텔루르화 비스무트 분말 및 셀렌화 인듐 분말은 개별 입자가 1㎚ 내지 500㎛의 직경을 가지는 분말 형태라면 특별히 제한되지 않으며, 상기 분말을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 기계적 합금법 등의 방법으로 용이하게 제조할 수 있다.
상기 과정으로 제조된 혼합 분말은 소결되어 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재로 제조된다.
상기 혼합 분말의 소결 방법은 특별히 제한되지 않으나, 스파크 플라즈마 소결법 또는 핫 프레스 방법과 같은 열간 성형 방법으로 소결될 수 있다.
상기 혼합 분말의 소결 시, 소결 시간은 1 초 내지 6 시간 이내인 것이 바람직한데, 이는 상기 소결 시간 범위 내에서, 텔루르화 비스무트 및 셀렌화 인듐 분말이 소결 시 상호 반응하여 삼차상을 형성하는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
상기 혼합 분말의 소결 시, 소결 온도는 특별히 제한되지는 않으나, 50℃ 내지 600℃ 의 범위를 가질 수 있다. 소결 온도가 상기 범위를 가지는 것은, 상기 범위의 온도가 셀렌화 인듐(In4Se3)의 용융점 이하의 온도로서, 셀렌화 인듐의 결정립 성장을 억제하고, 동시에 원하지 않는 삼차상 예를 들어, InxSeyTez 와 같은 삼차상이 생성되는 것을 방지하기 위함이다. 일구현예에서 상기 소결 온도는 50℃ 내지 500℃의 범위를 가질 수도 있다.
상기 일련의 과정에 따라 제조되는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재는 상기 화학식 1에 해당하는 조성을 가질 수 있다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 열전 소재는 (Bi2(TeSe)3)1-x(In4Se3)x (화학식 1)와 같은 조성을 가지며, 상기 화학식 1에서 x 는 0.001 내지 0.5의 값을 가질 수 있다.
상기 열전 소재는, 텔루르 비스무트의 매트릭스 내에, 셀렌화 인듐이 결정립계의 이차상으로 분포하는 형태를 가질 수 있다.
상기 텔루르화 비스무트의 매트릭스 내에 분포하는 이차상의 셀렌화 인듐은 나노점 또는 나노입자인 것이 바람직하며, 상기의 경우, 나노점 또는 나노 입자 형상을 가지는 셀렌화 인듐의 결정립 크기는 직경이 1㎚ 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 이는 상기 결정립 크기가 조대해질 경우, 열전도도를 낮추는 효과 대비 전기전도도의 감소가 열전 성능지수에 미치는 영향이 더욱 커지기 때문이다.
상기의 방법으로 제조된 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재는, 상기와 같은 구조를 가짐으로써, 포논 산란을 효과적으로 유발하게 되고, 이로 인하여 열전 발전 및 열전 냉각 효율 등에 중요한 열전 소재의 성능 지수 중, 열전도도를 낮추게 되므로, 상기 열전 소재의 성능 지수가 종래의 열전 소재에 비하여 현저히 향상되게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재는 무냉매 냉장고, 에어컨 등의 범용 냉각기기, 폐열 발전, 마이크로 냉각/발전 시스템 등의 구조 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재를 제조하는 방법은 다음과 같다(도 1 참조).
우선 순수한(99.999%) Bi, Te, Se 및 In 원료를 각각 텔루르화 비스무트(Bi2Te2 .7Se0 .3) 및 셀렌화 인듐(In4Se3) 각각의 조성에 따라 원자량으로 정밀 저울을 사용하여 칭량하여 준비한다. 이어, 상기 칭량된 원료들을 강철 바이알 내에 강철볼과 함께 장입한 후 1200 rpm의 회전수로 3시간 동안 기계적 합금법으로 분쇄하여 각각의 원료 분말을 제조한다. 이어, 상기 기계적 합금법에 의해 제조된 각각의 Bi2Te2 .7Se0 . 3와 In4Se3 분말을 회수하여 (Bi2Te2 .7Se0 .3)1-x-(In4Se3)x (x = 0.01 ~ 0.2) 상기 x 값에 따라 볼 밀링을 이용하여 24시간 동안 혼합한다. 볼 밀링 시 함께 들어 간 무수 알코올의 제거를 위해 오븐에서 110oC에서 24시간 건조한다. 이어, 스파크 플라즈마 소결법을 이용하여 소결하여 열전 소재 성형체를 제조 완료하였다. 상기 소결 공정 조건은 아르곤(Ar) 분위기 하에서 소결 챔버 내에 300~500 밀리토르(mTorr)의 공정압력이 가해지고, 몰드 내 분말에는 40 메가파스칼(MPa)의 소결 압력이 가해지며, 400oC 조건 하에서 5분간 성형한다.
실시예 1
상기 실시예에서 개시된 방법에 의해 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재(Bi2Te2.7Se0.3)1 -x-(In4Se3)x를 제조하되, 상기 x 값은 0.03이었다.
실시예 2, 3 및 4
상기 실시예 1과 모든 조건을 동일하게 하되, x 값을 각각 0.01(실시예 2), 0.04(실시예 3), 0.05(실시예 4)로 달리하였다.
비교예 1
텔루르화 비스무트(Bi2Te2 .7Se0 .3)만으로 열전 소재를 제조하였다.
실험 1
상기 실시예 1(도 2의 (b))과 비교예 1(도 2의 (a))의 주사현미경 사진을 비교하기 위하여 상기 제조된 열전 소재의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였다(도 2 참조).
상기 실시예 1에 해당하는 도 2의 (b)에서는, 도 2의 (a)와 달리, 부분적으로 검은 입자 형태를 가지는 나노입자 이차상이 관찰된다. 상기 검은 입자 형태를 조성 분석하여본 결과, 이는 셀렌화 인듐으로 확인되었다.
즉, 본 실험을 통하여, 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재의 경우, 셀렌화 인듐이 텔루르화 비스무트 매트릭스 내에 고용되지 않고, 별도의 이차상을 형성함을 확인할 수 있었다.
일반적으로 열전 소재 내에 동종 또는 이종의 나노입자가 형성되면 전자 및 포논의 흐름이 나노입자에 의해 산란되게 되는데, 그 결과 전기전도도가 감소하고 열전도도 역시 감소한다. 그러나, 전기전도도의 감소에 비하여 열전도도의 감소효과가 더욱 효과적으로 발생하기 때문에, 전체적인 열전 성능 지수(Z) 값은 증가하게 된다.
실험 2
실시예 1 내지 4에 대하여, 측정온도에 따른 열전 소재의 제벡 계수(도 3 (a) 참조) 및 전기 비저항값(도 3 (b) 참조)을 측정하여 도 3에 나타내었다.
도 3의 결과를 참조하면, 제벡 계수와 관련하여, 상기 실시예에 따른 열전 소재는 n-형 전기전도 특성을 나타내며, 텔루르화 비스무트 매트릭스 내에 셀렌화 인듐이 나노입자 개재물로 첨가되는 경우, 제벡 계수가 감소하는 경향을 나타낸다.
전기 비저항값과 관련하여, x가 0.03 이상인 경우 전기 비저항값이 커지는 것을 확인할 수 있다.
상기 결과를 참조하면, 텔루르화 비스무트 매트릭스 내에 일정량의 셀렌화 인듐 나노입자 개재물을 조성함으로써 전기전도도 특성을 제어할 수 있음을 보여준다.
비록 상기 실시예에서는 전체적으로 제벡 계수가 감소하였지만, 상기 결과를 바탕으로 열전 소재 소결 시, 혼합 분말의 혼합 비, 소결 시간 및 소결 온도를 조절함으로써, 본 발명의 열전 소재의 전체적인 성능지수를 증가시킬 수 있다. 즉, 열전 성능지수(ZT)는 α2σT/κ 로 표현되며 제벡계수 (α)의 감소분 보다 전기전도도 및 열전도도의 비 (σ/κ)를 크게 함으로서 성능 지수를 증가시킬 수 있으며 이는 도 5 및 실험 4에 나타낸 바와 같다.
실험 3
실시예 4의 열전 소재를 사용하여 주사투과전자현미경 사진(도 4의 (a)) 및 O1(도 4의 (b)), O4(도 4의 (c)), O2(도 4의 (d)) 포인트에서 측정된 에너지 분산 X-선 분광기 원소 분석 그래프를 나타내었다(도 4 참조).
도 4(a)의 주사투과전자현미경 사진을 참조하면 10 ~ 200 나노미터 크기의 In4Se3 나노입자가 Bi2Te2.7Se0.3 열전 소재 매트릭스 내에 분포하고 있음을 확인할 수 있다.
상기 결과를 통해 본 발명의 열전 소재 제조공정에서 In4Se3은 Bi2Te2 .7Se0 .3 매트릭스에 고용되지 않고 이차상으로 독립적으로 존재함을 보여준다.
또한, Bi2Te2 .7Se0 .3 매트릭스와 In4Se3 입자 경계에 명암이 다른 영역이 보인다. 도 4(b), (c), (d)를 참조하면 각각의 영역 (O1, O4, O2)의 원소 분석을 통해 Bi2Te2 .7Se0 .3 매트릭스 내 분포한 In4Se3 나노입자에 InxSeyTez 삼차상이 함께 개재될 수 있음을 확인할 수 있다. 본 발명의 기술을 응용하여 열전 분말의 혼합비 및 소결 공정조건 확립을 통해 InxSeyTez 등의 삼차상의 생성을 억제할 수 있을 것이다.
실험 4
실시예 1 내지 4에 대하여, 측정온도에 따른 열전 소재의 열전도도(도 5 (a) 참조) 및 무차원 성능지수(ZT)(도 5 (b) 참조)를 측정하여 도 5에 나타내었다.
도 5(a)를 참조하면 본 발명에서의 (Bi2Te2 .7Se0 .3)1-x-(In4Se3)x 열전소재에서 In4Se3가 첨가됨에 따라 열전도도가 감소함을 알 수 있다. 또한, 전체 조성을 기준으로 x의 첨가량이 증가함에 따라 열전도도는 낮아짐을 확인하였다.
상기 결과는 Bi2Te2 .7Se0 .3보다 낮은 열전도도를 가진 In4Se3상의 개재 뿐 만 아니라 나노입자 형태로 분포 된 In4Se3에 의한 포논 산란효과에 기인한다. 도 5(b)를 참조하면 (Bi2Te2 .7Se0 .3)1-x-(In4Se3)x 열전 소재의 무차원 성능지수(ZT)는 일정한 조성비로 x가 첨가됨에 따라 제벡계수는 전체적으로 감소한 경향을 보였으나 (도 3참조) x = 0.01, 0.03 첨가되었을 때 Bi2Te2 .7Se0 .3보다 높은 성능지수를 나타내었다.
상기 결과를 바탕으로 Bi2Te2.7Se0.3와 In4Se3 분말의 적절한 혼합비 제어를 통해 효과적으로 열전 성능을 개선할 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 실시예 2에 해당하는 (Bi2Te2.7Se0.3)1-x-(In4Se3)x (x = 0.03) 열전 소재는 450oC에서 ZT ~ 1.2의 우수한 성능 지수를 나타내었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐으로 이루어지는 나노 복합체 열전 소재 제조방법으로서,
    입자 크기가 직경 1㎚ 내지 500㎛인 텔루르화 비스무트 분말과 입자 크기가 직경 1㎚ 내지 500㎛인 셀렌화 인듐 분말을 혼합하는 혼합 분말 제조단계; 및
    상기 혼합 분말을 스파크 플라즈마 소결법 또는 열간 성형 방법으로 소결하여 열전 소재를 제조하는 열전 소재 제조단계;를 포함하고,
    상기 혼합 분말은 아래의 화학식 (1)에 해당하는 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 제조방법.
    (Bi2(TeSe)3)1-x(In4Se3)x (화학식 1)
    (상기 화학식 1에서 x 는 0.001 내지 0.5의 값)
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전 소재 제조단계에서,
    상기 소결 시 소결 시간은 1 초 내지 6 시간 이내이고,
    상기 소결 시 소결 온도는 50℃ 내지 600℃인 것을 특징으로 하는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 혼합 분말의 혼합 비, 소결 시간 및 소결 온도를 조절함으로써,
    상기 제조되는 열전 소재의 텔루르화 비스무트 매트릭스 내에 위치한, 이차상의 셀렌화 인듐 나노점 또는 나노입자의 분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 텔루르화 비스무트-셀렌화 인듐 나노복합체 열전 소재 제조방법.
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