半导体热电材料的分类

热电材料种类繁多，如PbTe、ZnSb、SiGe、AgSbTe2、GeTe、CeS及某些Ⅱ-V族。Ⅱ-Ⅵ族、V-Ⅵ族化合物和固溶体，目前已有一百余种。按工作温度分类，可分4大类： 工作温度可高达数千度，主要使用于极高温度的热源。主要材料有Cu2s·Cu8Te2S等。目前，液态材料还处于研究阶段。按功能分类，可分为两大类：

(1)温差发电材料。主要有ZnSb、PbTe、GeTe、SiGe等合金材料。半导体温差发电机的特点是：无噪声、无磨损、无振动、可靠性高、寿命长；维修方便；易于控制和调节，可全天候工作；可替代电池。半导体温差发电机的热源，可用煤油、石油气以及利用Pu238、sr90、Po210等放射性同位素。

(2)温差致冷材料。主要是铋、锑、硒、碲组成的固溶体，通常是由Bi—Sb—Te组成p型材料，Bi—Se—Te组成n型材料。目前，半导体致冷器所用材料是Bi2Te3、Sb2Te3、Bi2Se3及其固溶体，其优值系数z为2～3×10-3/℃。通常把若干对温差电偶排列成阵、组成半导体致冷电堆或组成级联式致冷电堆。目前，一级半导体致冷电堆可达-40℃，两级或三级的致冷器，其致冷温度可达-80℃到-100℃。当然，致冷温度愈低，效率和产冷量就愈低。

热电材料是一种能够实现电能与热能之间直接转换的半导体功能材料。由热电材料制作的温差发电和制冷器件具有无污染、无噪声、易于维护、安全可靠等优点，在工业余热发电、航天、微电子及制冷等领域具有广泛的应用。方钴矿化合物是一种新型的中温区热电材料，其中填充方钴矿化合物因其同时具有晶体的良好导电性能和玻璃的低热导率被认为是一种典型的"电子晶体﹣声子玻璃"材料。制备多元的填充方钴矿材料可以优化材料成分，提高材料的热电性能。

本文采用真空熔炼﹣退火合成方法，以 Co 、 Sb 、 Ni 、 Yb 、 La 、 Te 等单质为原料制备了方钴矿化合物。应用 XRD 、 SEM 等手段对粉末、热压试样进行了物相成分和微观形貌的分析。

热电材料(又称温差电材料)是一种利用固体内部载流子的运动实现热能和电能的直接相互转化的功能材料,其工作原理是固体在不同温度下具有不同的电子或空穴激发特征,当热电材料两端存在温差时,材料两端电子或空穴激发数量的差异将形成电势差(电压)。热电材料主要分为半导体金属合金型热电材料、方钴矿型热电材料、金属硅化物型热电材料、氧化物型热电材料4种。2007年日本在氧化物热电材料的研究中走在世界前列。目前,已经商业应用的热电材料有PbTe(工作温度为230～ 530℃,主要用于发电)、Bi2Te3/Sb2Te(工作温度为室温～ 130℃,主要用于小规模发电以及制冷)、SiGe(工作温度高于530℃,主要用于外太空发电)。