DE2165169A1 - Substance for direct thermoelectric energy conversion with a high figure of merit - Google Patents

Substance for direct thermoelectric energy conversion with a high figure of merit

Info

Publication number
DE2165169A1
DE2165169A1 DE19712165169 DE2165169A DE2165169A1 DE 2165169 A1 DE2165169 A1 DE 2165169A1 DE 19712165169 DE19712165169 DE 19712165169 DE 2165169 A DE2165169 A DE 2165169A DE 2165169 A1 DE2165169 A1 DE 2165169A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substance
alloy
magnesium
fabric according
percent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19712165169
Other languages
German (de)
Other versions
DE2165169C3 (en
DE2165169B2 (en
Inventor
der Anmelder. P ist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nicolaou Michael C Dr 70910 Brasilia Br
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE2165169A1 publication Critical patent/DE2165169A1/en
Publication of DE2165169B2 publication Critical patent/DE2165169B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2165169C3 publication Critical patent/DE2165169C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/04Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing tin or lead
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C23/00Alloys based on magnesium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80Constructional details
    • H10N10/85Thermoelectric active materials
    • H10N10/851Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/855Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen

Description

DR. MICHAEL C. NICOLAOU, P.ENG.DR. MICHAEL C. NICOLAOU, P.ENG.

STOFF FÜR UNMITTELBARE THERMOELEKTRISCHE ENERGIEUMWANDLUNG MIT EINER HOHEN GÜTEZAHLSUBSTANCE FOR DIRECT THERMOELECTRIC ENERGY CONVERSION WITH A HIGH QUALITY CODE

BESCHREIBUNG 'DESCRIPTION '

Die Erfindung betrifft einen Stoff für unmittelbare thermoelektrische Energieumwandlung.The invention relates to a substance for direct thermoelectric Energy conversion.

Die Methoden, die zur direkten Umwandlung der Energie gebraucht werden, bedienen sich verschiedener physikalischer Grundsätze oder Phänomene und werden im allgemeinen als " Unmittelbare Energieumwandlung n bezeichnet. Eine dieser Methoden ist die welche die thermoelektrischen Eigenschaften der Stoffe nutzbar macht, nämlich den Seebeck- bzw. Peltier-Effekt. Sie wird deshalb » Unmittelbare Thermoelektrische Energieumwandlung tf benannt.The methods that are used for the direct conversion of energy make use of various physical principles or phenomena and are generally referred to as "immediate energy conversion n . One of these methods is that which makes the thermoelectric properties of the substances usable, namely the Seebeck or Peltier effect, which is why it is called »Immediate Thermoelectric Energy Conversion tf .

In seiner einfachsten Gestaltung wird ein thermoelektrischer Energieumwandler grundsätzlich aus einer heissen Verbindungsstelle ( Lötstelle ), einer kalten Verbindungsstelle, einem positiven Zweig und einem negativen Zweig zusammengesetzt. Die heisse Lötstelle ist meistens eine Metallplatte, die an einem Ende jeden Zweiges angebunden ist und ein guter Leiter beider Wärme und Elektrizität sein muss. Die elektrische Belastung wird normalerweise am anderen Ende jeden Zweiges angeschaltet und bildet deswegen die kalte Lötstelle der Vorrichtung. Die heisse Verbindungsstelle wird mit der Wärmequelle in Berührung gebracht. Nun verursacht die Temperaturdifferenz zwischen der heissen Lötstelle und der kalten Lötstelle eine Spannungsdifferenz und eine Elektronenströmung von einem der Schenkel nach dem anderen. Die so erzeugte elektrische Energie wird vonIn its simplest form, a thermoelectric energy converter basically consists of a hot connection point (Solder joint), a cold junction, a positive branch and a negative branch. The hot solder joint is mostly a metal plate tied to each branch at one end and must be a good conductor of both heat and electricity. The electrical load is usually on the other end each branch is switched on and therefore forms the cold solder joint the device. The hot connection point is brought into contact with the heat source. Now causes the temperature difference a voltage difference between the hot soldering point and the cold soldering point and a flow of electrons from one of the legs after the other. The electrical energy generated in this way is used by

209831/0588209831/0588

der elektrischen Belastung benutzt. Der Gütegrad der Energieumwandlung einer derartigen Vorrichtung hangt im wesentlichen von :the electrical load used. The quality of the energy conversion such a device essentially depends on:

(1) der Temperaturdifferenz zwischen der heissen Lotstelle und der kalten Lötstelle(1) the temperature difference between the hot solder joint and the cold solder joint

(2) den physikalischen Eigenschaften der Stoffe, die zur Herstellung vom positiven bzw. negativen Schenkel der Vorrichtung benutzt werden,(2) the physical properties of the substances used to manufacture be used by the positive or negative leg of the device,

ab. Die Eignung irgend eines Stoffes zur thermoelektrischen Energieumwandlung wird durch eine Grosse, die man rt thermoelektrische Gütezahl Z " nennt, untersucht. Die Gütezahl lautet :away. The suitability of any material for thermoelectric energy conversion is called by a large, which can rt thermoelectric figure of merit Z ", examines the figure of merit is.:

e = die Thermokrafte = the thermopower

Cf = die elektrische LeitfähigkeitCf = the electrical conductivity

J^ - die Wärmeleitfähigkeit J ^ - the thermal conductivity

sind. Demgemäss wird der Gütegrad einer thermoelektrischen Vorrichtung von dem zweiten Hauptgrundsatz der Thermodynamik und der Gütezahl beherrscht.are. Accordingly, the grade of a thermoelectric device becomes dominated by the second main principle of thermodynamics and the figure of merit.

Bis zur jetzigen Zeit sind zu diesem Zweck mehrere Stoffe entwickelt worden. Ausserdem werden viele neue Stoffe dazu fortlaufend hervorgebracht. Sie gehören der Klasse von Stoffen, die überhaupt als Halbleiter bekannt sind, und sind entweder einfache metallische Elemente oder Legierungen davon, wie Silizium und Germanium, oder intermetallische Verbindungen. Von der letzteren Gruppe mögen die Verbindungen Wismuttellurid, Antimontellurid, Germaniumtellurid, Bleitellurid, Silberantimontellurid, Bleiselenid, Wismutselenid usw., sowie Mischungen oder feste Lösungen dieser und anderer Verbindungen, erwähnt werden ( amerikanische Patentschriften : U.S. Patent Nr. 3,434,203; Nr. 3,205,017; Nr. 3,279,954;To date, several substances have been developed for this purpose been. In addition, many new substances are continuously being created. They belong to the class of substances at all are known as semiconductors, and are either simple metallic Elements or alloys thereof such as silicon and germanium, or intermetallic compounds. Of the latter group they like Compounds bismuth telluride, antimony telluride, germanium telluride, Lead telluride, silver antimony telluride, lead selenide, bismuth selenide, etc., as well as mixtures or solid solutions of these and other compounds, (American patents: U.S. Patent No. 3,434,203; No. 3,205,017; No. 3,279,954;

209831/0588209831/0588

Nr. 3,053,923; Hr. 3,287,100; Nr. 3,249,404; Nr. 3,414,405; Nr. 3,393,054; Nr. 3,059,040; Nr. 3,071,495; Nr. 3,200,87$; Nr. 3,201,227; Nr. 2,990,439; Nr. 3,020,326; Nr. 2,957,937; Nr. 3,310,493; Nr. 3,228,805; Nr. 3,129,117; Nr. 3,000,441; Nr. 3,075,031; Nr. 3,232,719; Nr. 3,460,996; Nr. 3,373,061; Nr. 3,321,336; Nr. 3,208,835; Nr. 3,224,876; Nr. 3,201,235; Nr. 3,279,955; Nr. 3,070,644; Nr. 2,995,613; Nr. 3,256,699; Nr. 3,249,469; Nr. 3,073,883; Nr. 3,045,057; Nr. 3,021,378; Nr. 2,977,400; Nr. 3,261,721; Nr. 3,364,014; Nr. 3,061,657; Nr. 3,005,861; Nr. 3,018,312; Nr. 3,110,629; und Nr. 3,054,842; auch die Bücher : A. F. Joffe, " Semiconductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling ", Infosearch Limited, London, 1957; R. S. Heikes and R. ¥. Ure ( Editors ), » Thermoelectricity : Science and Engineering n, Interscience Publishers, New Tork - London, 1961; P. H. EgIi ( Editor ), » Thermoelectricity ",John Wiley, New Tork, I960; und G. W. Sutton, " Direct Energy Conversion η, McGraw-Hill, New Tork, I966 ).No. 3,053,923; Mr. 3,287,100; No. 3,249,404; No. 3,414,405; No. 3,393,054; No. 3,059,040; No. 3,071,495; No. $ 3,200.87; No. 3,201,227; No. 2,990,439; No. 3,020,326; No. 2,957,937; No. 3,310,493; No. 3,228,805; No. 3,129,117; No. 3,000,441; No. 3,075,031; No. 3,232,719; No. 3,460,996; No. 3,373,061; No. 3,321,336; No. 3,208,835; No. 3,224,876; No. 3,201,235; No. 3,279,955; No. 3,070,644; No. 2,995,613; No. 3,256,699; No. 3,249,469; No. 3,073,883; No. 3,045,057; No. 3,021,378; No. 2,977,400; No. 3,261,721; No. 3,364,014; No. 3,061,657; No. 3,005,861; No. 3,018,312; No. 3,110,629; and No. 3,054,842; also the books: AF Joffe, "Semiconductor Thermocouples and Thermoelectric Cooling", Infosearch Limited, London, 1957; RS Heikes and R. ¥. Ure (Editors), "thermoelectricity: Science and Engineering n, Interscience Publishers, New Tork - London, 1961; PH EgIi (Editor), "Thermoelectricity", John Wiley, New Tork, 1960; and GW Sutton, "Direct Energy Conversion η , McGraw-Hill, New Tork, 1966).

Keinen dieser Stoffe ist es jedoch gelungen worden, einen Gütegrad der Umwandlung der thermischen Energie in die elektrische Energie hervorzubringen, der höher als etwa 10% ist. Infolgedessen kann die Anwendung bzw. Benutzung der thermoelektrischen Energieumwandlung, als eine massgebende Ausführungsart für mittlere bzw. grosse Kraftanlagen, natürlicherweise zur Zeit nicht in Frage kommen. Dies wird durch entweder die Unfähigkeit dieser Stoffe eine befriedigende Leistung bei hohen Temperaturen zu ergeben ( niedriger Schmelzpunkt oder der Stoff eigenleitend ( intrinsisch ) werdend ) oder eine niedrige Gütezahl oder eine Zusammensetzung beider Gründe verursacht. However, none of these substances has been able to achieve a grade the conversion of thermal energy into electrical energy, which is higher than about 10%. As a result, can the application or use of thermoelectric energy conversion, as a decisive embodiment for medium or large Power plants, of course, are currently out of the question. this is caused by either the inability of these substances to give satisfactory performance at high temperatures (low melting point or the substance becomes intrinsic) or causes a low figure of merit or a combination of both reasons.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen niedrigen Ener-The invention is based on the object of this low energy

209831/0588209831/0588

U 2165163U 2165163

gieumwandlungsgütegrad der thermoelektrische!! Vorrichtungen zu erhöhen und deren Anwendungsgebiet dadurch zu erweitern. Conversion grade of thermoelectric !! To increase devices and thereby expand their field of application.

Diese Aufgabe wird erfindungsmässig dadurch gelöst, dass der Stoff, der zur unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung gebraucht wird, aus. einer Legierung bzw. einer festen Lösung folgender drei intermetallischer Verbindungen :This object is achieved according to the invention in that the Substance that is needed for direct thermoelectric energy conversion. an alloy or a solid solution of the following three intermetallic compounds:

Zinnmagnesium Mg Sn ,Tin magnesium Mg Sn,

Germaniummagnesium Mg Ge undGermanium magnesium Mg Ge and

Siliziummagnesium Mg Si zusammengesetzt ist und durch die chemische Formel :Silicon magnesium is composed of Mg Si and by the chemical formula:

»Mg Si Ge Sn
2 χ y 1-x-y
“Mg Si Ge Sn
2 χ y 1-xy

definiert wird, wobei χ und y den Molekularanteil jeden von Mg Si bzw. Mg Ge in der Legierung darstellen.where χ and y are the molecular fraction of each of Mg Si and Mg respectively represent Ge in the alloy.

Jedes von χ und y muss grosser als Null und kleiner als Eins sein, und ihre Summe ( χ + y ) muss wieder weniger als Eins bzw. weniger als hundert Prozent sein. Die Eigenschaften der Legierung werden von den Werten von χ und y bzw. von den Atomanteilen oder Atom- ' Prozenten von Silizium, Germanium und Zinn in der festen Lösung ab-P hängen. Wenn diese Anteile oder Verhältnisse gleich sind, dann wird der Stoff ungefähr folgende Eigenschaften haben :Each of χ and y must be greater than zero and less than one, and their sum (χ + y) must again be less than one or less, respectively than be one hundred percent. The properties of the alloy are determined by the values of χ and y or by the atomic proportions or atomic ' Percentages of silicon, germanium and tin in the solid solution ab-P hang. If these proportions or ratios are the same, then the substance will have approximately the following properties:

Schmelzpunkt = 1000 CMelting point = 1000 ° C

verbotener Energiebandabstand = 0,6 eV Die oben erwähnten Tatsachen stellen es klar, dass das Material als ein thermoelektrisches Paar bei einer Heisslotstelletemperatur vonforbidden energy band gap = 0.6 eV The above facts make it clear that the material as a thermoelectric pair at a hot solder joint temperature of

ο οο ο

bis zu Ö00 C und möglicherweise bis zu 900 C tatig sein kann. Dies, selbstverständlich, wird einen hohen Carnotschen Gütegrad gemäss dem zweiten Hauptgrundsatz der Thermodynamik hervorrufen.up to Ö00 C and possibly up to 900 C can be active. This, of course, it will produce a high Carnot quality grade according to the second main principle of thermodynamics.

Der obenerwähnte Ausdruck n Schmelzpunkt M soll als die Solidus-The above-mentioned expression n melting point M is intended as the solidus

209831/0588209831/0588

temperatur oder, genauer, die Mitteltemperatur beim übergang des Stoffs vom festen zum flüssigen Zustand zu bezeichnend verstanden werden ( In der englischen Literatur werden die intermetallischen Verbindungen Mg Si, Mg Ge und Mg Sn als magnesium silicide.temperature or, more precisely, the mean temperature at the transition of the Substance from the solid to the liquid state are understood to be indicative (In the English literature, the intermetallic Compounds Mg Si, Mg Ge and Mg Sn as magnesium silicide.

2 2 22 2 2

magnesium germanide bzw. magnesium stannide bezeichnet ).magnesium germanide or magnesium stannide).

Um die bestmögliche Leistung dieses Stoffes als ein thermoelektrischer Energieumwandler zu erreichen, muss man Rucksicht auf folgende Faktoren nehmen :To get the best possible performance of this substance as a thermoelectric To achieve energy converters, one must take into account the following factors:

(1) Die verhältnismassigen Anteile ( Proportionen ) von Silizium, Germanium und Zinn in der festen Losung müssen bestimmt werden.(1) The relative proportions (proportions) of silicon, germanium and tin in the solid solution must be determined.

(2) Der Stoff muss mit den zweckmässigen Verunreinigungen und zum zweckmässigen Niveau dotiert werden.(2) The substance must be endowed with the appropriate impurities and at the appropriate level.

Insofern es den Faktor Nr.(1) betrifft, besteht die beste Lösung darin, dass für Silizium, Germanium und Zinn gleiche Atomprozente verwendet werden sollen. Nichtsdestoweniger, infolge von Schwierigkeiten, die bei der Dotierung des Stoffes, damit er entweder zum p-Typ ( positive elektrische Leitung ) oder zum η-Typ ( negative elektrische Leitung ) gemacht wird, sich erheben können, dürfen die Molekularanteile ( Proportionen ) von Mg Si, Mg Ge und Mg SnAs far as factor No. (1) is concerned, there is the best solution in that the same atomic percentages should be used for silicon, germanium and tin. Nevertheless, as a result of difficulties when doping the substance so that it becomes either p-type (positive electrical conduction) or η-type (negative electrical conduction) is made, the molecular fractions (proportions) of Mg Si, Mg Ge and Mg Sn

2 2 22 2 2

ungleich gemacht werden. Dies mag notwendig sein, um die bestmögliche Gütezahl dieses Materials zu vollbringen.be made unequal. This may be necessary to the best possible Figure of merit of this material to accomplish.

Der Faktor Nr.(2) steht zur richtigen Dotierung des Stoffes, damit er in ein p-leitendes bzw. η-leitendes Material verwandelt wird, in Beziehung. Dies kann ausgeführt werden, wenn ein Überschuss oder Mangel an Magnesium, Silizium, Germanium oder Zinn in der festen Lösung versorgt wird. Ein Überschuss von Magnesium wird eine negative Dotierung ( n-Typ-Stoff ) bewirken, während ein Überschuss irgend eines der anderen drei Elemente wird dagegen eine positive DotierungThe factor no. (2) stands for the correct doping of the substance, with it it is transformed into a p-conducting or η-conducting material, in relationship. This can be done when there is an excess or deficiency of magnesium, silicon, germanium or tin in the solid solution is supplied. An excess of magnesium will cause a negative doping (n-type substance), while an excess will cause any one of the other three elements, on the other hand, becomes a positive doping

209831/0588209831/0588

ς 2165163ς 2165163

( p-Typ-Stoff ) verursachen. Es können irgend andere Dotierungsverunreinigungen ( Elemente oder Verbindungen ) gebraucht werden, falls sie sich als mehr ausreichende Dotierungsmittel erweisen. Die wichtige Überlegung ist das Dotierungsniveau, das derart eingestellt(p-type substance). There can be any other doping impurity (Elements or compounds) are needed, if they prove to be more adequate dopants. The important consideration is the doping level that is set in this way

2020th

werden soll, dass eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 10 Träger cm hervorgerufen wird. Dies, selbstverständlich, bezieht sich auf beide die Donatoren und die Akzeptoren. Die Dotierung des Stoffes, um ihn in ein negativ-leitendes Material ( Überschuss von Elektronen bzw. Donatoren ) zu verwandeln', soll sich als kein Problem erweisen infolge vom hohen Verhältnis der Elektronenbeweglichkeit zur Locherbeweglichkeit. Die Dotierung des Stoffes, um ihn in ein positiv-leitendes Material ( Überschuss von Löchern bzw, Akzeptoren ) zu verwandeln, wird ohne Schwierigkeit, bzw· auf mehr ausreichende Weise, durch Verkleinerung dessen verbotenen Energiebandabstands erwirkt werden. Dies kann durch Zunahme des Molekularanteils von Zinnmagnesium und, bis zu einem geringeren Umfang, dessen von Germaniummagnesium in der Legierung ausgeführt werden. In anderen Worten, ein jeder der Zweige ( Schenkel ) der Vorrichtung wird eine verschiedene Zusammensetzung haben. Dies mag notwendig sein, um für beide Zweige der Vorrichtung ungefähr dieselbe Gütezahl zu erhalten. Dessenungeachtet, wird der Grad, bis zu welchem diese Steigerung des Molekularanteils von Mg Sn angeführt werden kann, von der Grenze dessen Löslichkeit in den anderen zwei Verbindungen ( Mg Ge undshould be that a carrier concentration of about 10 carriers cm is caused. This, of course, applies to both the donors and the acceptors. The doping of the substance, to transform it into a negatively conductive material (excess of electrons or donors) 'should not prove to be a problem due to the high ratio of electron mobility on punch mobility. The doping of the substance to transform it into a positively conductive material (excess of holes or acceptors ) to transform becomes without difficulty or more sufficient Way, by reducing its forbidden energy band gap. This can be done by increasing the molecular content of tin-magnesium and, to a lesser extent, that of germanium-magnesium in the alloy. In other In words, each of the branches (legs) of the device becomes one have different composition. This may be necessary in order to obtain approximately the same figure of merit for both branches of the device. Regardless, the degree to which this increase in the Mg Sn molecular fraction can be cited becomes the limit its solubility in the other two compounds (Mg Ge and

Mg Si ) und von der Notwendigkeit, irgend eine übermässige Verminderung der Temperatur, bei welcher das Material zu schmelzen anfängt, zu vermeiden, beschränkt. Dieser Grad wird gleichfalls dadurch zurückgehalten, dass die Verwandlung des Stoffs in den eigenleitenden ( intrinsischen ) Zustand bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen verhindert werden muss.Mg Si) and the necessity of some excessive reduction the temperature at which the material begins to melt, to avoid. This degree is also determined by it held back that the transformation of the substance in the intrinsic state at relatively low Temperatures must be prevented.

Auf Grund der vorhergehenden Erklärung geben die folgenden Bei-Based on the previous explanation, the following information

209831/0588209831/0588

spiele zweckmässige Zusammensetzungen des Stoffes an, die in thermoelektrischen Energieumwandlungsvorrichtungen zur Verwendung kommen können :play appropriate compositions of the substance in thermoelectric Energy conversion devices can be used:

(1) Für den negativen Zweig der Vorrichtung ( n-Typ-Material ) :(1) For the negative branch of the device (n-type material):

(a) Mg Si Ge Sn(a) Mg Si Ge Sn

2 0,33 0,33 0,332 0.33 0.33 0.33

(b) Hg Si Ge Sn(b) Hg Si Ge Sn

62 0,4 0,3 0,3 6 2 0.4 0.3 0.3

(c) Mg Si Ge Sn(c) Mg Si Ge Sn

2 0,5 0,3 0,22 0.5 0.3 0.2

(2) Für den positiven Zweig der Vorrichtung ( p-Typ-Material ) :(2) For the positive branch of the device (p-type material):

(a) Mg Si Ge Sn(a) Mg Si Ge Sn

^Z 0,33 0,33 0,33 . ^ Z 0.33 0.33 0.33.

(b) Mg Si Ge Sn(b) Mg Si Ge Sn

2 0,2 0,4 0,42 0.2 0.4 0.4

(c) Mg Si Ge Sn(c) Mg Si Ge Sn

^2 0,3 0,3 0,4^ 2 0.3 0.3 0.4

Die bevorzugten Zusammensetzungsbereiche für die Legierung bzw. feste Lösung, als Molekularprozente ausgedrückt, sind : von 20 bis 60 Prozent Siliziummagnesium, von 20 bis 40 Prozent Germaniummagnesium und von 10 bis 40 Prozent Zinnmagnesium·The preferred composition ranges for the alloy or solid solution, expressed as molecular percentages, are: from 20 to 60 percent silicon magnesium, from 20 to 40 percent germanium magnesium and from 10 to 40 percent tin magnesium

Um einen Durchbruch in der Ausführungsart bzw. den Anwendungen der unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung zu erschaffen, muss ein Stoff gefunden werden, der eine Gütezahl hervorruft, die wenigstens das Zehnfache deren der besten heute gebrauchten thermoelektrischen Materiale ist. Dies wird schliesslich einen Gütegrad der Umwandlung der Wärme in die Elektrizität von etwa 40$ verursachen ( selbstverständlich, auch von der Temperaturdifferenz zwischen der heissen Verbindungsstelle und der kalten Verbindungsstelle abhängend ). Ich glaube, dass diese Erfindung zu einer solchen Entwicklung führt.To create a breakthrough in the design or applications of direct thermoelectric energy conversion, a substance must be found that produces a figure of merit at least ten times that of the best used today thermoelectric materials is. This will eventually result in a heat-to-electricity conversion efficiency of about $ 40 (Of course, also from the temperature difference between the hot connection point and the cold connection point depending). I believe that this invention leads to such a development leads.

209831/0583209831/0583

Die Anwendung dieser Erfindung in thermoelektrischen Vorrichtungen stellt folgende Grundvorteile zur Verfügung :Application of this invention to thermoelectric devices provides the following basic advantages:

(1) Einen hohen idealen Gütegrad der, zwischen denselben Temperaturgrenzen arbeitenden, Carnotschen Wärmekraftmaschine. (1) A high, ideal quality grade of the Carnot heat engine working between the same temperature limits.

(2) Eine hohe Gütezahl, infolge von(2) A high figure of merit, due to

(a) einer sehr niedrigen Wärmeleitfähigkeit(a) a very low thermal conductivity

(b) einer hohen Beweglichkeit der Elektronen(b) a high mobility of the electrons

(c) einer hohen elektrischen Leitfähigkeit(c) a high electrical conductivity

(d) einer hohen Thermokraft bzw. einem hohen Seebeckschen Koeffizienten. (d) a high thermal force or a high Seebeck coefficient.

(3) Die Möglichkeit, die Zusammensetzung des Stoffes ( beide χ und y, oder wenigstens ein davon ) längs beider, oder zum mindesten eines, der Zweige der Vorrichtung zwischen der heissen Verbindungsstelle und der kalten Verbindungsstelle zu kontrollieren. Diese Veränderung in der Zusammensetzung, in Übereinstimmung mit dem, in der Vorrichtung herrschenden, Temperaturgefalle, wird eine bestmögliche Leistung versichern.(3) The possibility of changing the composition of the substance (both χ and y, or at least one of them) along both, or at least one, of the branches of the device between the hot junction and the cold junction to check. This change in composition, in accordance with the temperature gradient prevailing in the device insure the best possible performance.

(4) Eine gute mechanische Festigkeit wegen des Vorhandenseins von Mg Si im Stoff.(4) Good mechanical strength due to the presence of Mg Si in the fabric.

Die Ausgangselemente, die zur Herstellung dieses Stoffes notwendig sind ( Magnesium, Silizium, Germanium und Zinn ), sollen höchster möglicher Reinheit sein. Die dafür erforderlichen intermetallischen Verbindungen sind vorzugsweise Einkristalle, die mittels einer abgeänderten Bridgmanschen Methode bzw. irgend einer anderen Ausführungsart gewachsen werden.The starting elements necessary for the manufacture of this substance (magnesium, silicon, germanium and tin) should be of the highest possible purity. The necessary intermetallic Compounds are preferably single crystals produced by means of a modified Bridgman method or some other embodiment to be grown.

Die Reinheit der Ausgangselemente ( Grundelemente ), als prozentuales Gewicht ausgedrückt, soll nicht weniger als 99,99 und 99,999 für Magnesium bzw. Zinn sein, und soll im Wesentlichen höher als die letztere Zahl sein für beide Silizium und Germanium. Das Magnesium,The purity of the starting elements (basic elements), as a percentage In terms of weight, it should be no less than 99.99 and 99.999 for magnesium and tin, respectively, and should be substantially higher than that be the latter number for both silicon and germanium. The magnesium,

209831 /0588209831/0588

wie es mit der vorgenannten Reinheit erhalten wird, muss durch Destillation unter hohem Vakuum ferner gereinigt werden, damit es ein Reinheitsniveau erreicht, das ähnlich denen der anderen drei Elemente ist, bevor es zur Anfertigung der intermetallischen Verbindungen benutzt wird. Die Letzteren werden durch Zusammenmischung der betreffenden Elemente gemäss den zugehörigen stbchiometrischen Mengen und folglich durch deren Schmelzen, um die notwendigen chemischen Einwirkungen zuwege zu bringen, angefertigt ( Magnesium und Silizium, Magnesium und Germanium, und Magnesium und Zinn )·as it is obtained with the aforementioned purity, must by distillation further cleaned under high vacuum to achieve a level of purity similar to that of the other three elements before it is used to make the intermetallic connections. The latter are concerned by mixing together the Elements according to the associated stoichiometric quantities and consequently made by melting them to bring about the necessary chemical effects (magnesium and silicon, Magnesium and germanium, and magnesium and tin)

Die Ausgangselemente, nachdem sie zusammengemischt worden sind,The starting elements, after they have been mixed together,

sollen bis zu Temperaturen, die ungefähr 50 C höher als die Schmelzpunkte der betreffenden intermetallischen Verbindungen sind, erhitzt werden und mögen an diesen Temperaturen auf etwa eine Stunde festgehalten werden, um dem Vorkommnis der durchaus nötigen Einwirkungen genügende Zeit zu gestatten. Demgemäss, werden die Verbindungen Zinnmagnesium und Germaniummagnesium dadurch aufbereitet, dass die wesentlichen Elemente bis zu etwa #30 C bzw. II65 C erhitzt werden.should reach temperatures that are approximately 50 C higher than the melting points of the intermetallic compounds in question are heated and may be held at these temperatures for about an hour in order to allow sufficient time for the occurrence of the absolutely necessary effects. Accordingly, the connections become Tin magnesium and germanium magnesium processed by heating the essential elements up to about # 30 C or II65 C.

Das Germaniummagnesium kann immer noch durch Erhitzung seiner Bes-The germanium magnesium can still be produced by heating its

o οo ο

tandteile bis zu etwa 1250 C oder, vorzugsweise, bis zu etwa 1200 CIngredients up to about 1250 ° C or, preferably, up to about 1200 ° C

angefertigt werden. Die Herstellung von Siliziummagnesium unterscheidet sich vom Obigen dadurch, dass die Grundelemente bis zu βίο be made. The production of silicon magnesium is different differs from the above in that the basic elements up to βίο

ner Temperatur, die höher als I4IO C sein muss, erhitzt werden sollen, damit das vollkommene Schmelzen von Silizium erst versichertshould be heated to a temperature that must be higher than I4IO C, so that the complete melting of silicon is only guaranteed

wird, und dann kann die Temperatur bis zu ungefähr II50 C allmählich absinken, und folglich wird sie an diesem Niveau auf eine hinreichende Zeitspanne festgehalten, um die chemische Einwirkung zur Vollendung zu bringen. Ein starkes Schütteln der Schmelze und ein Überschuss an Magnesium sind Vorsichtsmassregeln, die zur Erlangung von gleichförmigen ( homogenen ) und stöchiometrischen Verbindungen notwendig sind.and then the temperature can gradually increase up to about II50 C decrease, and consequently it will be sufficient at this level Time recorded to complete the chemical exposure. A strong shaking of the melt and a Excess of magnesium are precautionary measures that are used to achieve uniform (homogeneous) and stoichiometric compounds are necessary.

209831/0588209831/0588

Das Material wird entweder durch die gemass den notwendigen Anteilen bzw. Mengen Vermischung der Ausgangs elemente selbst ( Magnesium, Silizium, Germanium und Zinn ) und ferner das Zusammenschmelzen davon oder, vorzugsweise, durch die selbständige Aufbereitung einer jeden der drei intermetallischen Verbindungen ( Zinnmagnesium, Germaniummagnesium und Siliziummagnesium ), deren gemäss den erforderlichen Molekularanteilen Vermischung und folglich das Zusammenschmelzen davon hergestellt. Bei beiden diesen Methoden kann das Dotierungsmittel bzw. die Verunreinigung in der gewünschten Menge zu den Grundbestandteilen, die pulverförmig oder kornförmig sein dürfen, hinzugesetzt und damit vollständig vermischt werden, bevor das Schmelzverfahren angefangen wird. Die Dotierungsverunreinigung kann wahlweise auch beim Schmelzen hinzugefügt werden.The material is either according to the necessary proportions or amounts of mixing of the starting elements themselves (magnesium, Silicon, germanium and tin) and furthermore the melting together of them or, preferably, through the independent processing of each of the three intermetallic compounds (tin-magnesium, germanium-magnesium and silicon-magnesium), their according to the required Molecular proportions mixing and consequently the fusing thereof is produced. In either of these methods, the dopant can or the impurity in the desired amount of the basic components, which may be powdery or granular, added and mixed with it completely before the melting process is started. The doping impurity can can optionally also be added during melting.

Falls die Erste obiger zwei Verfahrungsarten gewählt wird, dannIf the first of the above two types of travel is chosen, then

sollen die Bestandteile bis zu einer Temperatur, die höher alsshould keep the ingredients up to a temperature higher than

ο
I4IO C sein muss, erhitzt werden, damit das vollständige Schmelzen von Silizium erst vollendet wird, und dann dürfen sie bis zu einem Temperaturniveau, das wenige Grade höher als der Schmelzpunkt von Germaniummagnesium sein muss, welches die Verbindung ist, die die höchste Schmelztemperatur ( 1115 C ) hat, allmählich abgekühlt wer-
ο
I4IO C, so that the complete melting of silicon is first completed, and then they are allowed to a temperature level that must be a few degrees higher than the melting point of germanium magnesium, which is the compound that has the highest melting temperature (1115 C) has to be cooled down gradually

den. Dann soll die Schmelze an dieser Temperatur, die beinahe 1125 C sein mag, auf einen ausreichenden Zeitabstand festgehalten werden, damit die intermetallischen Verbindungen sich vollkommen vermischen lassen. Nachher kann der Stoff bis zur Umgebungstemperatur sehr langsam abgekühlt werden, und dann kann die einkristallinische feste Lösung erlangt werden.the. Then the melt should be at this temperature, which is almost 1125 ° C may be held at a sufficient interval for the intermetallic compounds to mix completely permit. Afterwards the substance can be cooled very slowly to ambient temperature, and then the single-crystalline solid Solution to be obtained.

Wenn die zweite Verfahrungsart gebraucht wird, dann werden dieIf the second type of procedure is needed, then the

Bestandteile, wie es oben erwähnt wird, bis zu rund 1125 C erhitzt und an dieser Temperatur auf eine hinreichende Frist festgehalten,Components, as mentioned above, heated up to around 1125 C. and kept at this temperature for a sufficient period of time,

209831/0588209831/0588

um eine gänzliche Vermischung der intermetallischen Verbindungen zu versichern. Das Kristallwachstumsverfahren sowie die Aufbereitung der festen Lösung können unmittelbar nachher angefangen werden. Ein eindringliches Schütteln der Schmelze ist ein notwendiges Bedürfnis, um eine einheitliche feste Lösung zu erhalten. Ein Überschuss von Magnesium, über der von der Stöchiometrie verlangten Menge, darf beschaffen werden, um irgend einen übermassigen Verlust dieses Elementes, der durch Verdampfung, wegen dessen, bezüglich der der anderen drei Elemente, verhältnismässig hohen Verdampfungsfähigkeit, vorkommen kann, zu ersetzen. Für beste Ergebnisse, soll man den Schmelzprozess sowie den Kristallwachstumsprozess in einer Edelgasumgebung bzw. einer Reduktionsgasumgebung oder im Vakuum ausführen. Der Stoff soll vorzugsweise im Vakuum angefertigt werden. Es soll ausserdem eine übermässige Aufmerksamkeit ausgeübt werden, um Behälter bzw. Schmelztiegel zu benutzen, die die Grundbestandteile beim Schmelzen und KristallwachstuB nicht besudeln bzw. darauf einwirken werden.to a complete mixing of the intermetallic compounds assure. The crystal growth process as well as the preparation of the solid solution can be started immediately afterwards. A Thorough shaking of the melt is a necessary requirement in order to obtain a uniform solid solution. An excess of Magnesium in excess of the amount required by stoichiometry is allowed to procure be to any excessive loss of this element by evaporation, because of it, in relation to that of the others three elements, relatively high evaporation capacity, occur can replace. For best results, both the melting process and the crystal growth process should be performed in an inert gas environment or in a reducing gas environment or in a vacuum. The fabric should preferably be made in a vacuum. In addition, excessive attention should be exercised in order to avoid containers or To use crucibles that will not pollute or act on the basic components during melting and crystal growth.

Es können massgebliche metallurgische Verfahrungsarten während und nach Herstellung des Stoffes angewandt werden, um zu versichern, dass die sich daraus ergebende Legierung bzw. feste LosungSignificant types of metallurgical processes can be used during and applied after the fabric has been fabricated to ensure that the resulting alloy or solid solution

Mg Si Ge Sn gleichartig ( homogen ) und stöchiometrisch 2 χ y 1-x-yMg Si Ge Sn similar (homogeneous) and stoichiometric 2 χ y 1-x-y

wird. Diese Ausführungsarten können ein beim Schmelzen gründliches Schütteln der Bestandteile sowie die als Zonenraffinierung bzw· Zonenschmelzen wohlbekannten Ausführungsarten umfassen.will. These types of execution can be a thorough when melting Shaking the ingredients as well as the zone refining or Zone fusing include well known types.

Die auf diese Weise gewonnene feste Lösung soll vorzugsweise ein Einkristall sein, der mittels einer abgeänderten Bridgmanschen Ausführungsmethode oder mittels irgend einer anderen dazu geeigneten Methode gewachsen wird. Falls die Bridgmansche bzw. Temperaturgefallefriermethode ausgewählt wird, dann müssen beim Wachstum des Einkristalls folgende Massnahmen in Betracht gezogen werden :The solid solution obtained in this way should preferably be a single crystal obtained by means of a modified Bridgman method or by any other suitable method. If the Bridgman or temperature gradient freezing method is selected, the following measures must be taken into account when growing the single crystal:

209831/0588209831/0588

(1) Die die feste Phase und flüssige Phase scheidende Zwischenfläche soll genau und sorgfältig reguliert werden. Eine bogenförmige Zwischenfläche, die sich hohl ( konkav ) in die flüssige Phase hineinerstreckt, soll festgehalten werden. In anderen Worten, die Zwischenfläche soll sich auf eine bogenförmige Ebene legen und sich in die flüssige Phase an der zwischen der flüssigen Phase und der festen Phase bestehenden isothermen Fläche hineinerstrecken. (1) The interface separating the solid phase and liquid phase should be regulated precisely and carefully. An arcuate interface that becomes hollow (concave) into the liquid phase extends into it, should be held fast. In other words, the interface should lie on an arcuate plane and extending into the liquid phase at the isothermal surface existing between the liquid phase and the solid phase.

(2) Ein verhältnismässig übereinstimmendes oder lineares Temperaturgefälle längs der Längsachse des den Kristall tragenden Behälters soll festgehalten werden.(2) A relatively consistent or linear temperature gradient should be held along the longitudinal axis of the container carrying the crystal.

Durch die Erfüllung obiger zwei Bedingungen wird es ermöglicht werden, Einkristalle mit verhältnismässig wenigen Verschiebungen herzustellen und die Möglichkeit der Entstehung von Kristallunvollkommenheiten, wie z. B. mikroskopische Risse und ungleiches Kristallwachstum, im Wesentlichen zu verringern. Die Legierung oder feste Lösung kann immer noch polykristallinisch sein.Satisfying the above two conditions will make it possible to produce single crystals with relatively few displacements and the possibility of crystal imperfections such. B. microscopic cracks and uneven crystal growth, essentially decrease. The alloy or solid solution can still be polycrystalline.

Der Stoff, wenn es gewünscht wird, kann ebenfalls durch eine pulvermetallurgische Ausführungsart angefertigt werden. Falls diese Methode ausgewählt wird, dann werden die intermetallischen Verbindungen erst hergestellt, ferner werden sie zu einem engmaschigen ( dünnen ) Pulver zerdrückt und pulverisiert. Das dichte Material wird durch völlige Zusammenmischung der Bestandteile und folglich deren Heisspressen oder durch Kaltpressen und dann Sinterung gewonnen. Das Dotierungsmittel soll zu den Grundbestandteilen bei der Vermischung hinzugefügt werden.The fabric, if desired, can also be made by a powder metallurgy finish. If this Method is selected, then the intermetallic compounds are first established, furthermore they become a close-meshed one (thin) powder crushed and pulverized. The dense material is made by the complete mixing of the components and consequently their hot pressing or obtained by cold pressing and then sintering. The dopant should be one of the basic ingredients in the Mixing can be added.

Der Stoff, wie es eher in der Beschreibung erläutert wird, muss mit den zweckmässigen Verunreinigungen und zum zweckmässigen NiveauThe substance, as it is explained in the description, must have the appropriate impurities and the appropriate level

20983 1/058820983 1/0588

dotiert werden, damit die bestmögliche thermoelektrische Leistung erlangt werden kann. Die Dotierung mit Kupfer, Silber, Cadmium oder Zink wird eine positiven-Typs elektrische Leitfähigkeit bzw. ein p-leitendes Material verursachen. Das Aluminium, das Gallium, das Indium und das Gold können ebenfalls als Zusatzverunreinigungen p-Typs benutzt werden. Mit Lithium, Natrium bzw. Kalium als Dotierungsverunreinigungen kann es zur Bewerkstelligung eines Überschusses an Akzeptoren bzw. Löchern, und infolgedessen einen p-Typ-Stoff zu bewirken, gleichfalls versucht werden. Ausserdem können die Verbindungen von Lithium, Natrium und Kalium mit einem jeden von Bor, Silizium, Germanium und Zinn ebenfalls als p-Typ-Zusatzverunreinigungen gebraucht werden. Es kann mit Magnesiumborid als eine Zusatz- i verunreinigung p-Typs auch versucht werden. Das Kupfer und das Silber sind die bevorzugten p-Typ-Dotierungsmittel. Um eine noch mehr kräftige Dotierungswirkung zu erlangen, kann zum geringsten ein von den Elementen Kupfer, Silber, Cadmium und Zink mit wenigstens einem anderen Element, das aus der aus Aluminium, Gallium und Indium bestehenden Elementengruppe ausgewählt werden kann, vermischt werden und dann kann die sich daraus ergebende Mischung bzw. Legierung als das Dotierungsmittel benutzt werden. Die Dotierung mit irgend einem der meisten die Hauptgruppen V, VI und VII des Periodensystems der i Elemente bildenden Elemente wird eine negativen-Typs elektrische Leitfähigkeit bzw. einen η-leitenden Stoff bewerkstelligen. Diese Elemente schliessen das Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut, Schwefel, Selen, Tellur, Chlor, Brom und Jod ein. Sie können dafür entweder in ihren reinen elementaren Gestalten oder als Verbindungen mit anderen Elementen, vorzugsweise mit Magnesium, verwendet werden. Zum Beispiel, das Magnesiumchlorid ( Mg Cl ), das Magnesiumbromid ( Mg Br ) und das Magnesiumjodid ( Mg J ) können als Dotierungsmittel η-Typs gebraucht werden. Zur Erlangung besserer Ergebnisse können mehr als ein Dotierungselement bzw. Dotierungsverbindung zurbe doped so that the best possible thermoelectric performance can be achieved. Doping with copper, silver, cadmium or zinc will cause a positive-type electrical conductivity or a p-conductive material. The aluminum, gallium, indium and gold can also be used as p-type additional impurities. With lithium, sodium or potassium as doping impurities, attempts can also be made to produce an excess of acceptors or holes, and consequently to produce a p-type substance. In addition, the compounds of lithium, sodium and potassium with each of boron, silicon, germanium and tin can also be used as p-type additive impurities. It can be also tried using magnesium boride as an additional p-type impurity i. The copper and silver are the preferred p-type dopants. In order to achieve an even more powerful doping effect, at least one of the elements copper, silver, cadmium and zinc can be mixed with at least one other element, which can be selected from the group of elements consisting of aluminum, gallium and indium, and then the resulting mixture or alloy can be used as the dopant. Doping with any of the majority of the elements forming the main groups V, VI and VII of the periodic table of the i elements will bring about a negative-type electrical conductivity or an η-conductive substance. These elements include phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, sulfur, selenium, tellurium, chlorine, bromine and iodine. They can either be used in their pure elementary form or as compounds with other elements, preferably with magnesium. For example, magnesium chloride (Mg Cl), magnesium bromide (Mg Br) and magnesium iodide (Mg J) can be used as η-type dopants. To achieve better results, more than one doping element or doping compound can be used

209831/0588209831/0588

Anwendung gebracht werden. Dies lässt sich auf beide η-Typ- und p-Typ-Dotierungsmittel anwenden, und wird um so mehr wichtig, da der Stoff aus vier verschiedenen Elementen besteht deren Atomhalbmesser und Atomgewichte sehr unterschiedlich sind· Es können irgend andere Dotierungsmittel ( Elemente oder Verbindungen ) ausgewählt werden, falls sie eine mehr wirkungsvolle Dotierung verursachen.Can be applied. This can be applied to both η-type and Apply p-type dopants, and becomes even more important as the Substance consists of four different elements, the atomic radius and atomic weight of which are very different. Any other element can be Dopants (elements or compounds) can be selected if they cause more efficient doping.

209831/0588209831/0588

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1. Stoff für unmittelbare thermoelektrische Energieumwandlung,1. Substance for direct thermoelectric energy conversion, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff aus einer Legierung bzw. einer festen Lösung folgender drei intermetallischer Verbindungen :characterized in that the substance consists of an alloy or a solid solution of the following three intermetallic compounds: Zinnmagnesium Mg Sn ,Tin magnesium Mg Sn, Germaniummagnesium Mg Ge undGermanium magnesium Mg Ge and Siliziummagnesium Mg SiSilicon magnesium Mg Si zusammengesetzt ist und durch die chemische Formel :is composed and by the chemical formula: Mg Si Ge SnMg Si Ge Sn 2 x y 1-x-y2 x y 1-x-y definiert wird, wobei χ und y den Molekularanteil jeden von Mg Si bzw. Mg Ge in der Legierung darstellen.where χ and y are the molecular fraction of each of Mg Si and Mg respectively represent Ge in the alloy. 2. Stoff nach Anspruch 1,2. Fabric according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Molekularanteil von Mg Si in der Legierung grosser als der eines jeden von Mg Ge und Mg Sn ist.characterized in that the molecular fraction of Mg Si in the alloy is larger than that of each of Mg Ge and Mg Sn. 3. Stoff nach Anspruch 1,3. Fabric according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Molekularanteil eines jeden voncharacterized in that the molecular fraction of each of Mg Sn und Mg Ge in der Legierung grosser als der von Mg Si 2 2 2Mg Sn and Mg Ge in the alloy are larger than that of Mg Si 2 2 2 4. Stoff nach Anspruch 1,4. Fabric according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Molekularanteil von Mg Sn in der Legierung grosser als der eines jeden von Mg Ge und Mg Si ist.characterized in that the molecular fraction of Mg Sn in the alloy is larger than that of each of Mg Ge and Mg Si. 2 22 2 5· Stoff nach Anspruch 1,5 fabric according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Molekularanteil von Mg Si in dercharacterized in that the molecular fraction of Mg Si in the 209831/0588209831/0588 Legierung zwischen 20 Prozent und" 60 Prozent ist, der von Mg Ge zwischen 20 Prozent und 40 Prozent ist, und der von Mg Sn zwischen 10 Prozent und 40 Prozent ist.Alloy is between 20 percent and "60 percent, that of Mg Ge is between 20 percent and 40 percent, and that of Mg Sn is between 10 percent and 40 percent is. 6. Stoff nach Anspruch 1,6. Fabric according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Molekularanteile von Mg Si, Mg Ge und Mg Sn in der Legierung gleich sind.characterized in that the molecular proportions of Mg Si, Mg Ge and Mg Sn in the alloy are the same. 7. Stoff nach Anspruch 1, 2, oder 5,7. Fabric according to claim 1, 2, or 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff zur Herstellung des negativen Zweiges des thermoelektrischen Energieumwandlers gebraucht wird.characterized in that the substance used to make the negative Branch of the thermoelectric energy converter is needed. 3. Stoff nach Anspruch 1, 3, 4, oder 5,3. Fabric according to claim 1, 3, 4, or 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff zur Herstellung des positiven Zweiges des thermoelektrischen Energieumwandlers gebraucht wird.characterized in that the substance used to produce the positive Branch of the thermoelectric energy converter is needed. 9· Stoff nach Anspruch 1 oder Anspruch 519 · Fabric according to claim 1 or claim 51 dadurch gekennzeichnet, dass die Molekularanteile wenigstens zweier von den drei intermetallischen Verbindungen sich längs zum mindesten eines der Zweige des thermoelektrischen Energieumwandlers zwischen der heissen Verbindungsstelle und der kalten Verbindungsstelle verän dem.characterized in that the molecular fractions are at least two at least one of the three intermetallic compounds extends longitudinally change one of the branches of the thermoelectric energy converter between the hot junction and the cold junction to the. 10. Vorrichtung für unmittelbare thermoelektrische Energieumwandlung, 10. device for direct thermoelectric energy conversion, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungszweige aus einem aus der in Anspruch 1 oder Anspruch 5 beanspruchten Legierung und einem Dotierungsmittel zusammengesetzten Stoff hergestellt sind.characterized in that the device branches from one the alloy claimed in claim 1 or claim 5 and one Dopants are made of compound substance. 209831 /0588209831/0588
DE2165169A 1971-01-04 1971-12-28 Alloy, manufacture thereof and use thereof for devices for direct thermoelectric energy conversion Expired DE2165169C3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA101889 1971-01-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2165169A1 true DE2165169A1 (en) 1972-07-27
DE2165169B2 DE2165169B2 (en) 1974-11-07
DE2165169C3 DE2165169C3 (en) 1975-07-10

Family

ID=4088384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2165169A Expired DE2165169C3 (en) 1971-01-04 1971-12-28 Alloy, manufacture thereof and use thereof for devices for direct thermoelectric energy conversion

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS5535879B1 (en)
BE (1) BE777592A (en)
CA (1) CA914949A (en)
CH (1) CH549295A (en)
DE (1) DE2165169C3 (en)
FR (1) FR2233854A5 (en)
GB (1) GB1325790A (en)
NL (1) NL7116411A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3782927A (en) * 1971-08-24 1974-01-01 M Nicolaou Material for direct thermoelectric energy conversion with a high figure of merit
GB2504127A (en) * 2012-07-20 2014-01-22 Tegma As A method for monitoring the heat flux through walls of industrial reactors via thermoelectric device(s)
EP2770069A1 (en) * 2013-02-20 2014-08-27 University Of Cyprus Quinary Mg2Si-based n-type thermoelectric materials, methods for their preparation and thermoelectric devices using such materials

Also Published As

Publication number Publication date
CA914949A (en) 1972-11-21
CH549295A (en) 1974-05-15
DE2165169C3 (en) 1975-07-10
GB1325790A (en) 1973-08-08
DE2165169B2 (en) 1974-11-07
BE777592A (en) 1972-04-17
NL7116411A (en) 1972-07-06
JPS5535879B1 (en) 1980-09-17
FR2233854A5 (en) 1975-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1295043B (en) Thermocouple for converting thermal energy into electrical energy with a leg consisting of a germanium-silicon alloy over at least part of its length
DE1005646B (en) Process for the production of large-area, crack-free semiconductor p-n connections
DE102007014499A1 (en) Thermoelectrically active p- or n- conductive semi-conductor material, useful in thermoelectrical generator and Peltier arrangement, comprises lead-tellurium-tin-antimony compound
DE3301155A1 (en) THERMOELECTRIC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
WO2009098248A2 (en) Doped tin tellurides for thermoelectric applications
DE2251938C2 (en) Solid solution alloy for thermoelectric energy conversion
DE1054519B (en) Thermocouple and process for its manufacture
DE1295195B (en) Thermoelectric semiconductor material
DE2062041A1 (en) Process for the production of semiconductors transited in solid solutions by epitaxy in the liquid phase, as well as light detectors and light-emitting devices containing these transitions
DE2165169A1 (en) Substance for direct thermoelectric energy conversion with a high figure of merit
DE3247869A1 (en) SUBSTANCES CONTAINING PHOSPHORUS CHAINS
DE1106968B (en) Tellurium and selenium or selenium and sulfur-containing lead-based alloys are suitable as legs of thermocouples
DE1200400B (en) Thermoelectric arrangement
DE1162436B (en) Thermoelectric arrangement
DE1239480B (en) Semiconductor material, method for its production and its use in, in particular, thermoelectric devices
DE1161036B (en) Process for the production of highly doped AB semiconductor compounds
WO2005114756A2 (en) Antimonides with novel combinations of properties
AT335538B (en) THERMOELECTRIC ENERGY CONVERTER
AT219097B (en) Tunnel diode and process for its manufacture
DE1277967C2 (en) Method for producing a semiconductor arrangement, in particular a thermoelectric semiconductor arrangement
DE2123069C2 (en) Thermoelectric generator
DE1508345A1 (en) Solder for contacting a body made of a germanium-silicon alloy and process for its manufacture
DE1539969C (en) Variable capacitance diode
AT228273B (en) Method of manufacturing a semiconductor device
AT233086B (en) Semiconductor element

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EGA New person/name/address of the applicant
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee
BI Miscellaneous see part 2
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NICOLAOU, MICHAEL C., DR., 70910 BRASILIA, BR

8339 Ceased/non-payment of the annual fee
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: VON BEZOLD, D., DR.RER.NAT. SCHUETZ, P., DIPL.-ING. HEUSLER, W., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8370 Indication related to discontinuation of the patent is to be deleted
8339 Ceased/non-payment of the annual fee