DE2251938C2 - Legierung aus einer festen Lösung zur thermoelektrischen Energieumwandlung - Google Patents
Legierung aus einer festen Lösung zur thermoelektrischen EnergieumwandlungInfo
- Publication number
- DE2251938C2 DE2251938C2 DE2251938A DE2251938A DE2251938C2 DE 2251938 C2 DE2251938 C2 DE 2251938C2 DE 2251938 A DE2251938 A DE 2251938A DE 2251938 A DE2251938 A DE 2251938A DE 2251938 C2 DE2251938 C2 DE 2251938C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- alloy
- magnesium
- solid solution
- mol percent
- energy conversion
- 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.)
- Expired
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 75
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 75
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 title claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 43
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 33
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 17
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 16
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- 229910019021 Mg 2 Sn Inorganic materials 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- ZLHNFTFSANKMSR-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Mg] Chemical compound [Ge].[Mg] ZLHNFTFSANKMSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- MKPXGEVFQSIKGE-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Si] Chemical compound [Mg].[Si] MKPXGEVFQSIKGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RRXGIIMOBNNXDK-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Sn] Chemical compound [Mg].[Sn] RRXGIIMOBNNXDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910019688 Mg2Ge Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019752 Mg2Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019743 Mg2Sn Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- OTCKOJUMXQWKQG-UHFFFAOYSA-L magnesium bromide Chemical compound [Mg+2].[Br-].[Br-] OTCKOJUMXQWKQG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001623 magnesium bromide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 229910001134 stannide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PZKRHHZKOQZHIO-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[Mg] Chemical compound [B].[B].[Mg] PZKRHHZKOQZHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- SCCCLDWUZODEKG-UHFFFAOYSA-N germanide Chemical compound [GeH3-] SCCCLDWUZODEKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- BLQJIBCZHWBKSL-UHFFFAOYSA-L magnesium iodide Chemical compound [Mg+2].[I-].[I-] BLQJIBCZHWBKSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001641 magnesium iodide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021338 magnesium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 1
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
- H10N10/854—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising only metals
-
- 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
- H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
-
- 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
- H10N10/8556—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing germanium or silicon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S420/00—Alloys or metallic compositions
- Y10S420/903—Semiconductive
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
0) (2)
erhält, worin A und B ein oder mehrere Dotierungselemente oder -verbindungen, r und s den Atomoder
Molanteil des Dotierungsmittels und χ und y den Molanteil von Mg2Si bzw. Mg2Ge in der betreffenden
Legierung bedeuten, und χ = 0,2 bis 0,6, y = 0,2 bis 0,4 und (1 -x-y) = 0,1 bis 0,4 betragen,
und ferner rsowie5je 10—8 bis 10-' ausmachen.
4. Legierung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der freien
Ladungsträger in der Legierung zwischen 1 xlO15
und 5 χ 1020 Träger pro cm3 beträgt.
5. Legierung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Molanteil von
Mg2Si größer als der eines jeden von Mg2Ge und
Mg2Sn ist oder die Molanteile von Mg2Si, Mg2Ge
und MG2Sn gleich groß sind.
6. Legierung nach einem der Ansprüche 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Molanteil von
Mg2Si kleiner als der eines jeden von Mg2Sn und
Mg2Ge oder der Molanteil von Mg2Sn größer als
der eines jeden von Mg2Ge und Mg2Si ist oder die
Molanteile von Mg2Si, Mg2Ge und Mg2Sn gleich
groß sind.
7. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung durch
einen Über- oder Unterschuß von wenigstens einem der Elemente Magnesium, Silizium, Germanium und
Zinn in der Legierung gegeben ist
8. Verfahren rur Herstellung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Legierungsbestandteile Magnesium, Silizium, Germanium und Zinn vermischt,
vorzugsweise nach Körnung oder Zerstäubung, die Mischung bis zu wenigstens 14100C erhitzt, die
Schmelze anschließend auf etwa 1125°C abkühlen läßt und auf dieser Temperatur hält, bis eine homogene
Mischung erlangt ist, und daß man darauf die Mischung bis zur Zimmertemperatur abkühlen läßt,
wobei das Dotierungsmittel den Grundbestandteilen während des Vermischens oder Schmelzens zugesetzt
wird, das Magnesium im Überschuß hinzugefügt wird, um den Verlust dieses Elementes durch
Verdampfung zu ersetzen, das Erhitzen, Schmelzen, Vermischen und Abkühlen in Edelgas- oder reduzierender
Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt werden, und die Schmelze einem Schüttelvorgang
unterzogen wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Legierungsbestandteile Magnesium und Zinn auf wenigstens 8300C, die Legierungsbestandteile
Magnesium und Germanium auf mindestens 1165° C und die Legierungsbestandteile
Magnesium und Silizium auf mindestens 141O0C erhitzt, um die intermetallischen Verbindungen
Mg2Sn, Mg2Ge bzw. Mg2Si zu erhalten, worauf man
die Verbindungen, vorzugsweise nach Körnung oder Verreiben, vermischt und die Mischung auf etwa
11250C erhitzt und die Schmelze auf dieser Temperatur
hält, bis die Legierung homogen ist, worauf man die Legierung auf Umgebungstemperatur abkühlen
läßt, wobei das Dotierungsmittel den Grundbestandteilen während des Vermischens oder
Schmelzens zugesetzt wird, das Magnesium im Überschuß hinzugefügt wird, um den Verlust dieses
Elementes durch Verdampfung zu ersetzen, das Erhitzen, Schmelzen, Vermischen und Abkühlen in
Edelgas- oder reduzierender Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt werden, und die Schmelze einem
Schüttelvorgang unterzogen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Herstellung der intermetallischen
Verbindungen diese fein pulverisiert und zusammen mit dem Dotierungsmittel vermischt und
die Mischung einer Heiß- oder Kaltpressung und anschließend einer Sinterung unterzieht.
11. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung
nach einem der Ansprüche 2 bis 5 oder 7 als Werkstoff für den negativen Zweig von Vorrichtungen
zur unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung.
12. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 6 oder 7
als Werkstoff für den positiven Schenkel von Vorrichtungen zur unmittelbaren thermoelektrischen
Energieumwandlung.
Die Erfindung betrifft eine Legierung aus einer festen Lösung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1
bzw. 2. Eine derartige, zur unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung geeignete Legierung wurde
bereits in der DE-PS 21 65 169 vorgeschlagen.
Ein thermoelektrischer Energieumwandler in seiner
einfachsten Gestaltung wird aus einer heißen Verbindungsstelle (Lötstelle), einer kalten Verbindungsstelle,
einem positiven Zweig und einem negativen Zweig zusammengesetzt Die heiße Lötstelle ist meistens eine
Metallplatte, die mit einem Ende jedes Zweiges verbunden und ein guter thermischer und elektrischer Leiter
ist. Die elektrische Ladung erfolgt normalerweise am anderen Ende jedes Zweiges, die so die kalte Lötstelle
bildet Die heiße Verbindungsstelle v/ird mit der Wärmequelle in Berührung gebracht so daß aufgrund der
Temperaturdifferenz zwischen der heißen und der kalten Lötstelle eine Spannungsdifferenz und eine Elektronenströmung
von einem der Zweige nach dem anderen auftritt Die so erzeugte elektrische Energie ergibt die
elektrische Ladung. Der Grad der Energieumwandlung einer derartigen Einrichtung hängt im wesentlichen ab
von:
1. der Temperaturdifferenz zwischen der heißen und
der kalten Lötstelle,
2. den physikalischen Eigenschaften der Stoffe, aus denen die positiven bzw. negativen Zweige der Einrichtung
hergestellt werden.
Die Eignung irgendeines Stoffes zur thermischen Energieumwandlung wird bestimmt durch die »thermoelektrische
Gütezahl« genannte Größe:
Z=
wobei
der Seebeckkoeffizient oder die thermoelektrische Kraft,
die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit
■sind. Demgemäß ist die Effizient einer thermoelektrischen
Einrichtung nach dem zweiten Wärmehauptsatz und der Gütezahl bestimmt.
Welche Legierungen zu diesem Zweck bisher entwikkclt
wurden, und welche Nachteile diese bekannten Legierungen hatten, ist in der eingangs erwähnten DE-PS
21 65 169 angegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Legierung aus einer festen Lösung anzugeben, mit der der
niedrige Energieumwandlungsgrad der bekannten thermoelektrischen
Einrichtungen erhöht und dadurch deren Anwendungsgebiet erweitert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2 gelöst.
Die Eigenschaften der Legierung werden von den Atomanteilen an Silizium, Germanium und Zinn in der
festen Lösung abhängen. Wenn diese Anteile oder Verhältnisse gleich sind, dann wird die Legierung ungefähr
folgende Eigenschaften haben:
Schmelzpunkt = 10000C,
verbotene Übergänge = 0,6 eV.
verbotene Übergänge = 0,6 eV.
Aus den obenerwähnten Tatsachen geht hervor, daß die Legierung als Thermoelement bei einer Heißlötstelle-Temperatur
von bis zu 8000C und möglicherweise bis zu 9000C verwendet werden kann. Der Wirkungsgrad y
nach dem zweiten Wärmehauptsatz wird hoch sein.
Unter dem obenerwähnten Ausdruck »Schmelzpunkt« soll die Solidustemperatur oder — genauer —
die mittlere Temperatur beim Obergang der Legierung vom festen in den flüssigen Zustand verstanden werden
(in der englischen Literatur werden die intermetallischen Verbindungen Mg2Si, Mg2Ge und Mg2Sn als magnesiuiH
silicide, magnesium germanide bzw. magnesium stannide bezeichnet).
Um die bestmögliche Leistung dieser Legierung als thermoelektrischen Energieumwandler zu erreichen,
muß man folgende Faktoren berücksichtigen:
1. Die Gehalte an Silicium, Germanium und Zinn in der festen Lösung müssen in bestimmten Gewichtsverhältnissen vorliegen.
2. Die Legierung muß mit den geeigneten Dotierungsmitteln und zum zweckmäßigen Niveau dotiert
werden.
Bezüglich Punkt 1 ist es am zweckmäßigsten, wenn Silicium, Germanium und Zinn in gleichen Atomprozen-
ten eingesetzt werden, infolge von Schwierigkeiten, die
sich bei der Dotierung der Legierung entweder zum p-Typ (positive elektrische Leitung) oder zum n-Typ
(negative elektrische Leitung) ergeben können, dürfen jedoch Mg2Si, Mg2Ge und Mg2Sn auch in ungleichen
Anteilen vorliegen. Das kann notwendig sein, wenn man die bestmögliche Gütezahl der Legierung erreichen will.
Punkt 2 steht mit der richtigen Dotierung der Legierung zu einem p- bzw. η-Leiter in Beziehung. Das kann
bewerkstelligt werden, um für einen Oberschuß oder Mangel an Magnesium, Silicium, Germanium oder Zinn
in der festen Lösung Sorge zu tragen. Ein Überschuß an Magnesium wird eine negative Dotierung (n-Typ-Leiter)
bewirken, während ein Überschuß irgeneines der anderen drei Elemente dagegen eine positive Dotierung
(p-Typ-Leiter) verursacht. Es werden fremde Dotierungsmittel
(Elemente oder Verbindungen) verwendet, um eine wirksamere Dotierung zu erreichen. Die wichtige
Überlegung ist das Dotierungsniveau, das derart eingestellt werden soll, daß eine Ladungsträgerkonzentra-
tion von etwa 1020 Trägern pro cm3 vorliegt, bezogen
auf Donatoren und Akzeptoren. Die Dotierung der Legierung, um sie in einen η-Leiter (Überschuß von Elektronen
bzw. Donatoren) zu verwandeln, soll sich als kein Problem erweisen infolge des hohen Verhältnisses der
Elektronenbeweglichkeit zur Löcherbeweglichkeit. Die Dotierung der Legierung, um sie in einen p-Leiter
(Überschuß von Löchern bzw. Akzeptoren^ zu verwandeln, wird ohne Schwierigkeit bzw. wesentlich effektiver,
durch Herabsetzung der verbotenen Übergänge
bewirkt werden. Dies kann durch Anhebung des Gehaltes an Zinnmagnesium und, bis zu einem geringeren
Ausmaß, von Germaniummagnesium in der Legierung erreicht werden. In anderen Worten, ein jeder Zweig
der Einrichtung wird eine verschiedene Zusammenset· zung haben. Dies mag notwendig sein, um für beide
Zweige der Einrichtung ungefähr dieselbe Gütezahl zu erhalten. Dessen ungeachtet wird das Ausmaß, bis zu
welchem eine Steigerung des Gehaltes an Mg2Sn vorgenommen
werden kann, von der Grenze seiner Löslichkeit in den anderen zwei Verbindungen (Mg2Ge und
Mg2Si) und von der Notwendigkeit, eine Herabsetzung der Temperatur, bei welcher die Legierung zu schmelzen
anfängt, zu vermeiden, beschränkt. Ebenso muß berücksichtigt werden, daß die Umwandlung der Legierung
in einen eigenleitenden (intrinsischen) Zustand bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen verhindert
werden muß.
Aufgrund der vorhergehenden Erklärungen sind im
Aufgrund der vorhergehenden Erklärungen sind im
5 6
folgenden zweckmäßige Zusammensetzungen der Le- Die Reinheit der Ausgangselemente (Grundelemen-
gierung angegeben, die in thermoelektrischen Energie- te) soll nicht weniger als 99,99 und 99,999 Gew.-°/o für
umwandlungseinrichtungen verwendet werden: Magnesium bzv/. Zinn betragen, tuid soll für Si und Ge
noch höher liegen. Magnesium vorgenannter Reinheit
1. Für den negativen Zweig der Vorrichtung (η-Typ- s muß durch Destillation unter hohem Vakuum noch wci-Leiter):
ter gereinigt werden, bis zu einem Reinheitsgrad ähnlich
a) Mg2Sioj3Geoj3Snoj3 dem der anderen drei Elemente, bevor es zur Herstel-
b) Mg2Sio.4GeojSno3 lung der intermetallischen Verbindungen eingesetzt
c) Mg2SiojGeo3SnOj wird. Die intermetallischen Verbindungen erhält man
ίο durch Mischung der betreffenden Elemente und an-
2. Für den positiven Zweig der Vorrichtung (p-Typ- schließendes Schmelzen (Magnesium und Silicium, Ma-Leiter):
gnesium und Germanium, und Magnesium und Zinn).
a) Mg2Sioj3Geo33Sno33 Die Ausgangselemente, nachdem sie vermischt wor-
b) Mg2SiojGeo.4Sno.4 den sind, sollen bis zu Temperaturen, die ungefähr 50"C
c) Mg2£iojGeOjSno.4 15 höher als die Schmelzpunkte der betreffenden interme
tallischen Verbindungen sind, erhitzt und auf dieser
Die Zusammensetzungsbereiche für die Legierung Temperatur etwa 1 Stunde gehalten werden, um die
bzv/. feste Lösung, in Mol-% ausgedrückt, sind: Kristallbildung vor sich gehen zu lassen. Die Verbindun
gen Zinnmagnesium und Germaniummagnesium wer-
20bis60%Siliciummagnesium, 20 den z.B. durch Erhitzen auf wenigstens 8300C bzw.
20 bis 40% Germaniummagnesium und 1165°C aufbereitet. Das Germaniummagnesium kann
10bis40°/oZinnmagnssium. durch Erhitzen seiner Bestandteile auf etwa 12500C,
vorzugsweise auf etwa 12000C, hergestellt werden. Zur
Diesen Zusammensetzungen werden geeignete Do- Herstellung von Siliciummagnesium werden die Grundtierungsmittel
zugesetzt. 25 elemente bis zu einer Temperatur von wenigstens
Um einen Durchbruch in der Ausführung bzw. An- 141O0C erhitzt, damit das vollkommene Schmelzen von
wendung von unmittelbaren thermoelektrischen Ener- Silicium erzielt wird, und erst dann darf die Temperatur
gieumwandlungen zu schaffen, muß eine Legierung ge- bis zu ungefähr 11500C allmählich absinken, und wird in
funden werden, die eine Gütezahl besitzt, die wenig- diesem Temperaturbereich für eine ausreichende Zeitstens
das Zehnfache der bisher verwendeten thermo- 30 spanne gehalten, um die Einwirkung zu vervöilsiändielektrischen
Werkstoffe beträgt, was einen Wirkungs- gen. Starkes Schütteln der Schmelze und die Anwengrad
der Umwandlung von Wärme in Elektrizität von dung eines Überschusses an Magnesium sind Vorsichtsetwa
40% bedeutet (selbstverständlich auch von der maßregeln, die zur Erlangung von homogenen und stö-Temperaturdifferenz
zwischen der heißen Verbin- chiometrischen Verbindungen notwendig sind,
dungssteile und der kalten Verbindungsstelle abhängig). 35 Das Material wird dann entweder durch Vermischung
Die vorliegende Erfindung hat zu einem solchen Ergeb- der Ausgangselemente (Magnesium, Silicium, Germaninis
geführt. um und Zjnn) jn den erforderlichen Verhältnissen bzw.
Die Verwendung der Erfindung in thermoelektri- Mengenanteilen und Schmelzen, oder durch selbständischen
Einrichtungen bringt folgende wesentliche Vor- . ge Aufbereitung der drei intermetallischen Verbindunteile
mit sich: 40 gen (Zinnmagnesium, Germaniummagnesium und Siliciummagnesium),
Vermischen dieser in den erforderli-
1. einen hohen Wirkungsgrad nach dem Carnot'schen chen Mengenanteilen und Schmelzen hergestellt. Bei
Kreisprozeß; beiden Verfahren wird das Dotierungsmittel in der ge-
2. eine hohe Gütezahl infolge wünschten Menge den Grundbestandteilen, die pulver-
a) sehr niedriger Wärmeleitfähigkeit, 45 förmig oder körnig sind, zugesetzt und mit diesen voll-
b) hoher Beweglichkeit der Elektronen, ständig vermischt, bevor das Schmelzverfahren einge-
c) hoher elektrischer Leitfähigkeit und leitet wird. Die Dotierungsmittel können wahlweise
d) hohe rthermoelektrischer Kraft bzw. eines ho- auch erst beim Schmelzen hinzugefügt werden.
hen Seebeck'schen Koeffizienten; Falls nach dem erstgenannten Verfahren vorgegan-
3. die Möglichkeit, die Zusammensetzung der Legie- 50 gen wird, sollen die Bestandteile bis zu einer Tcmperarungen
(beide χ und y, oder wenigstens eines da- tür von wenigstens 1410°C erhitzt werden, damit das
von) entlang beider, oder zumindest eines, der Silicium vollständig schmilzt, und dann auf eine Tcmpc-
?we,Igf der Elnrichtung zwischen der heißen und ratur wenige Grade höher als der Schmelzpunkt von
der kalten Lotstelle zu kontrollieren (Veränderun- Germaniummagnesium, das die höchste Schmelztempcgen
in der Zusammensetzung in Übereinstimmung 55 ratur (1115°C) hat. allmählich abgekühlt werden. Anmit
dem in der Einrichtung herrschenden Tempera- schließend soll die Schmelze auf dieser Temperatur von
turgefalle werden zu bestmöglicher Leistung füh- etwa 11250C für einen ausreichenden Zeitraum gehalr?n':
ten werden, damit eine vollständige Vermischung der eine gute mechanische Festigkeit wegen des Vor- intermetallischen Verbindungen eintritt. Nachher wird
nandensems von Mg2Si in der Legierung. 6o die Legierung bis zur Umgebungstemperatur sehr lang-
n.· . , sam abgekühlt, worauf eine monokristallinische feste
Die Ausgangselemente, die zur Herstellung der Le- Lösung erhalten wird
gierung notwendig sind (Magnesium, Silicium, Germani- Wenn das zweitgenannte Verfahren angewandt wird,
um und Zinn), sollen höchstmöglicher Reinheit sein. Die werden die intermetallischen Verbindungen auf etwa
verwendeten intermetallischen Verbindungen sind Ein- 65 1125°C erhitzt und auf dieser Temperatur für einen hin-
KAWA L miUelS der at)geänderten Bridgman'schen reichenden Zeitraum gehalten, um eine vollständige
Methode bzw. irgendeines anderen Verfahrens erhalten Vermischung der intermetallischen Verbindungen zu
werden. gewährleisten. Das Kristallwachstumsverfahren, sowie
die Aufbereitung der festen Lösung können unmittelbar darauf begonnen werden. Durch ausreichendes Schütteln
der Schmelze wird eine homogene feste Lösung erhalten. Ein Überschuß an Magnesium gegenüber der
stöchiometrischen Menge gleicht einen übermäßigen Verlust dieses Elements durch Verdampfung aus, da das
Magnesium im Vergleich der drei anderen Elemente einen verhältnismäßig hohen Dampfdruck besitzt. Zur
Erzielung optimaler Ergebnisse soll man bei beiden Verfahren den Schmelz- und Kristallwachstumsvorgang
in Edelgasatmosphäre bzw. in reduzierender Atmosphäre oder im Vakuum ausführen. Die Legierung soll aber
vorzugsweise im Vakuum hergestellt werden und außerdem ist darauf zu achten, daß aus den Behältern bzw.
Schmelztiegeln keine Verunreinigungen in die Legierung gelangen.
Es können noch zusätzliche, übliche Maßnahmen, wie gründliches Schütteln der Bestandteile beim Schmelzen,
Zonenraffination bzw. Zonenschmelzen, getroffen werden, um sicherzustellen, daß die erhaltenen Legierungen
bzw. festen Lösungen
homogen und als stöchiometrische »Verbindung« erhalten
werden.
Die auf diese Weise gewonnene feste Lösung soll ein Einkristall sein, der mittels einer modifizierten
Bridgman'schen oder einer anderen geeigneten Methode erhalten wird. Falls die Bridgman'sche bzw. Temperaturgradientgefrier-Methode
angewandt wird, müssen beim Wachstum des Einkristalls folgende Maßnahmen in Betracht gezogen werden:
1. Die Grenzfläche zwischen der festen und flüssigen Phase soll genau und sorgfältig eingestellt werden.
Es soll eine bogenförmige Grenzfläche, die sich konkav in die flüssige Phase erstreckt, beibehalten
werden. In anderen Worten, die Grenzfläche soll in einer gewölbten Fläche liegen und sich in die flüssige
Phase an der zwischen der flüssigen und der festen Phase liegenden isothermen Fläche hineinerstrecken.
2. Ein verhältnismäßig einheitliches oder lineares Temperaturgefälle längs der Längsachse des den
Kristall tragenden Behälters soll festgehalten werden.
Durch die Erfüllung dieser Bedingungen wird ermöglicht,
Einkristalle mit verhältnismäßig wenigen Ver-Schiebungen herzustellen und die Entstehung von Kristallfehlstellen,
wie z. B. mikroskopische Risse und ungleiches Kristallwachstum, im wesentlichen zu vermeiden.
An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß die obenerwähnte Bridgman'sche oder Temperaturgradientgefrier-Methode
auch als »Bridgman-Stockbarger-Methode« bezeichnet ist.
Die Legierung kann auch durch ein pulvermetallurgisches
Herstellungsverfahren erhalten werden. Falls man zu dieser Methode greift, werden vorerst die intermetallischen
Verbindungen hergestellt, dann zerkleinert und fein pulverisiert. Das verdichtete Material wird durch
vollständiges Vermischen der Bestandteile und anschließendes Heißverpressen oder Kaltverpressen und dann
durch Sinterung weiterverarbeitet. Die Dotierungsmittel sollen zu den Grundbestandteilen bei der Vermi-
schung hinzugefügt werden.
Die Legierung muß, wie in der Beschreibung erläutert ist, mit dem Dotierungsmittel auf das entsprechende Niveau
dotiert werden, damit die bestmögliche thermoelektrische Leistung erlangt werden kann. Die Dotierung
mit Kupfer, Silber, Cadmium oder Zink wird einen p-Typ der elektrischen Leitfähigkeit bzw. ein p-leitendes
Material verursachen. Das Aluminium, das Gallium, das Indium und das Gold können ebenfalls als Dotierungsmittel
benutzt werden, um eine p-Legierung zu erhalten. Mit Lithium, Natrium bzw. Kalium als Dotierungsmittel
kann ebenfalls ein Überschuß an Akzeptoren bzw. Löchern bewirkt werden, infolgedessen eine
Legierung vom p-Typ hergestellt wird. Außerdem können Verbindungen von Lithium, Natrium und Kalium
mit Bor, Silicium, Germanium und Zinn und Magnesiumborid ebenfalls als Dotierungsmittel verwendet werden.
Kupfer und Silber sind die bevorzugten p-Typ-Dotierungsmittel. Eine Steigerung der Dotierung wird erlangt,
wenn Kupfer, Silber, Cadmium oder Zink mit wenigstens einem der Elemente Aluminium, Gallium und
Indium vermischt wird und diese Mischung bzw. Legierung als Dotierungsmittel eingesetzt wird.
Die Dotierung mit einem der Elemente der Hauptgruppen
V, Vl und VII des Periodensystems wird einem η-Typ der elektrischen Leitfähigkeit bzw. einen n-leitenden
Stoff ergeben. Diese Elemente sind Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut, Schwefel, Selen, Tellur, Chlor,
Brom und Jod. Sie können entweder elementar oder als Verbindungen mit Magnesium verwendet werden, z. B.
als Magnesiumchlorid (MgCb), Magnesiumbromid (MgBo) und Magnesiumjodid (Mg^). Optimale Ergebnisse
werden bei Anwendung mehrerer Dotierungselemente bzw. Dotierungsverbindungen erzielt. Dies läßt
sich auf beide, auf Dotierungsmittel des n- und p-Typs anwenden, und wird um so wichtiger, wenn die Legierung
aus vier verschiedenen Elementen zusammengesetzt ist, deren Atomradien und Atomgewichte sehr unterschiedlich
sind.
Die Legierung oder feste Lösung
kann, wie weiter oben in der Beschreibung erwähnt, entweder durch Zusatz eines Überschusses oder durch
Hervorrufung eines Mangels mindestens eines der vier grundlegenden Bestandteile, Magnesium, Silicium, Germanium
und Zinn und/oder durch die Einführung von fremden Dotierungsmitteln dotiert werden. Die Dotierung
mit fremden Dotierungsmitteln wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, da es hierdurch möglich wird, eine
bessere Kontrolle über die Konzentration der Ladungsträger als auch über den Typ der thermoelektrischen
Kraft und der elektrischen Leitfähigkeit in der Legierung zu erzielen. Die Menge des Dotierungsmittels, welche
in die Legierung oder feste Lösung einverleibt werden soll, ist derart, daß eine Ladungsträgerkonzentration
von vorzugsweise zwischen 1 χ 1015 und 5xlO20
Träger je cm3 zustande kommt Dies gilt für Dotierungsmittel sowohl der η-Typen als auch der p-Typen. Das
einzuverleibende Dotierungsmittel — ob es nun ein Donator oder Akzeptor ist — ersetzt entweder einen Teil
des Magnesiums oder einen Teil des aus Silicium, Germanium und Zinn bestehenden Systems. Die Anzahl der
Atome von entweder Magnesium oder dem System
die durch das Dotierungsmittel ersetzt werden, ist praktisch äquivalent der Anzahl der eingeführten Fremdato-
me, vorausgesetzt, daß der Grenzwert der Löslichkeit des Dotierungsmittels in der Legierung nicht überschritten
wird. Wenn nur ein Atom je Atom des eingeführten Dotierungsmittels abgegeben oder aufgenommen
wird, dann ist die Anzahl der erzeugten freien Ladungsträger gleich der Anzahl der in die Legierung einverleibten
Fremdatome.
Der chemische Effekt der Dotierung kann am besten durch die folgenden beiden Formeln beschrieben werden:
Mg2(SuGe^Sn, -,-^)1-A (2)
15
worin A und B das Dotierungselement oder die Dotierungselemente im jeweiligen Fall darstellen, wenn sie
entweder einen Teil des Magnesiums oder einen Teil des aus Silicium, Germanium und Zinn bestehenden Systems
ersetzen; und r und s den Atomanteil eines jeden der Elemente A bzw. B in der Legierung darstellen. Die
Symbole r und s repräsentieren also den Molekularanteil des Dotierungsmittels in der Legierung, wenn die
Dotierungselemente A und B in Form von Verbindungen zugegeben werden. Ein jeder der Werte r und s liegt
zwischen 0,00000001 und 0,1. Ein geeigneter Dotierungspegel wird erreicht, wenn entweder r und s annähernd
gleich 0,001 ist. Die richtigen Werte für r und s hängen von der erforderlichen Ladungsträgerkonzentration
wie auch von der Natur und der Art des der Legierung zugesetzten Dotierungsmittels ab. Sie hängen
auch von der jeweiligen Legierungszusammensetzung ab. Die Formel (2) gibt die genaue chemische Definition
der dotierten Legierung, wenn das Dotierungselement einen Teil des Systems ersetzt, das aus Silicium,
Germanium und Zinn besteht. Die dotierte Legierung wird andererseits durch die Formel (2) definiert, wenn
das Dotierungsmittel einen Teil des Magnesiums ersetzt.
Die Legierung oder die feste Lösung wird nach der richtigen Dotierung in der beschriebenen Weise für die
Herstellung von Vorrichtungen für die direkte thermoelektrische Energieumwandlung verwendet.
Zusammenfassend soll also folgendes festgehalten werden: Der bei der Herstellung der Vorrichtung für die
thermoelektrische Energieumwandlung verwendete Werkstoff ist ein dotierter Einkristall, der aus einer Legierung
aus einer festen Lösung besteht, die sich aus den drei intermetallischen Verbindungen Magnesiumstannid
Mg2Sn, Magnesiumgermanid Mg2Ge und Magnesiumsiücid
Mg2Si gemäß der chemischen Forme!
und einem Dotierungsmittel des p-Typs oder n-Typs zusammensetzt, wobei das Molekularverhältnis einer
jeden der drei Komponenten nicht kleiner als 0,01 ist und wobei der Atom- oder Molekularanteil des Dotierungsmittels
zwischen 0,00000001 und 0,1 liegt und wobei schließlich die Konzentration der freien Ladungsträger
vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 1 χ 1015 bis 5 χ 1020 Träger je cm3 liegt
Der Ausdruck »stöchiometrische Zusammensetzung«, der in dieser Beschreibung häufig verwendet
wird, sagt aus, daß eine jede der drei Verbindungen Mg2Sn, Mg2Ge und Mg2Si sowie die daraus bestehende
Legierung oder feste Lösung das ideale 2 :1-Atomverhältnis aufweist
Claims (3)
1. Legierung zur unmittelbaren thermoelektrischen
Energieumwandlung aus einer festen Lösung intermetallischer Verbindungen, bestehend aus 10
bis 40 Molprozent Mg2Sn, 20 bis 40 Molprozent Mg2Ge, 20 bis 60 Molprozent Mg2Si und einem oder
mehreren Dotierungsmiiteln, die eine p-Typ-Legierung
ergeben und aus wenigstens einem der Elemente Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Silber, Cadmium,
Zink, Aluminium, Gallium, Indium und Gold oder aus mindestens einer der Verbindungen von
Lithium, Natrium und Kalium mit Bor, Silizium, Germanium und Zinn sowie Bor mit Magnesium bestehen,
wobei die Legierung als Einkristall vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Atomanteil
bzw. Molekularanteil des Dotierungsmittels in der Legierung 10-8 bis 10-' beträgt.
2. Legierung zur unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung aus einer festen Lesung
intermetallischer Verbindungen, bestehend aus 10 bis 40 Molprozent Mg2Sn, 20 bis 40 Molprozent
Mg2Ge, 20 bis 60 Molprozent Mg2Si und einem oder
mehreren Dotierungsmitteln, die eine n-Typ-Legierung ergeben und aus wenigstens einem Element der
Hauptgruppen V, VI und VII des Periodensystems oder aus mindestens einer Magnesiumverbindung
dieser Elemente bestehen, wobei die Legierung als Einkristall vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Atomanteil bzw. Molekularanteil des Dotierungsmittelsinder
Legierung 10—8 bis 10-' beträgt.
3. Legierung oder feste Lösung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel
so ausgewählt wird, daß man eine Legierung einer der nachstehenden Formeln
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17453171A | 1971-08-24 | 1971-08-24 | |
| AT316472A AT316883B (de) | 1971-08-24 | 1972-04-12 | Legierung für die Herstellung von thermoelektrischen Energieumwandlern und Verfahren zu deren Herstellung |
| NL7214058A NL7214058A (de) | 1971-08-24 | 1972-10-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2251938A1 DE2251938A1 (de) | 1973-10-25 |
| DE2251938C2 true DE2251938C2 (de) | 1985-11-28 |
Family
ID=27149229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2251938A Expired DE2251938C2 (de) | 1971-08-24 | 1972-10-23 | Legierung aus einer festen Lösung zur thermoelektrischen Energieumwandlung |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3782927A (de) |
| AT (1) | AT316883B (de) |
| DE (1) | DE2251938C2 (de) |
| NL (1) | NL7214058A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020100999A1 (de) | 2020-01-16 | 2021-07-22 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Thermoelektrischer Generator auf Basis von Magnesiumzinnsilizidmischkristallen |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3616904A (en) * | 1968-06-11 | 1971-11-02 | Ahlstroem Oy | Apparatus for treating discrete materials |
| GB8431071D0 (en) * | 1984-12-08 | 1985-01-16 | Univ Glasgow | Alloys |
| US7166796B2 (en) * | 2001-09-06 | 2007-01-23 | Nicolaou Michael C | Method for producing a device for direct thermoelectric energy conversion |
| WO2010112956A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Magnesium based nanocomposite materials for thermoelectric energy conversion |
| US9388740B2 (en) * | 2012-02-15 | 2016-07-12 | The Boeing Company | Thermoelectric generator in turbine engine nozzles |
| EP2913857B1 (de) * | 2012-11-27 | 2017-05-24 | Yasunaga Corporation | Thermoelektrisches mg-si-umwandlungsmaterial, verfahren zur herstellung davon, sinterkörper für thermoelektrische umwandlung, thermoelektrisches umwandlungselement und thermoelektrisches wandlermodul |
| US10323305B2 (en) * | 2014-02-18 | 2019-06-18 | University Of Houston System | Thermoelectric compositions and methods of fabricating high thermoelectric performance MgAgSb-based materials |
| CN104164581A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-26 | 宁波工程学院 | 一种低热导率的Mg2Si0.2Ge0.1Sn0.7基热电材料 |
| EP3203536B1 (de) * | 2014-10-03 | 2020-07-15 | Mitsuba Corporation | Thermoelektrisches material vom p-typ, thermoelektrisches element und verfahren zur herstellung eines thermoelektrischen materials vom p-typ |
| JP7228844B2 (ja) * | 2017-08-22 | 2023-02-27 | 株式会社白山 | 熱電材料及び熱電モジュール |
| US12029126B2 (en) | 2018-12-04 | 2024-07-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound and thermoelectric conversion material |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA914949A (en) * | 1971-01-04 | 1972-11-21 | C. Nicolaou Michael | Material for direct thermoelectric energy conversion with a high figure of merit |
-
1971
- 1971-08-24 US US00174531A patent/US3782927A/en not_active Expired - Lifetime
-
1972
- 1972-04-12 AT AT316472A patent/AT316883B/de not_active IP Right Cessation
- 1972-10-18 NL NL7214058A patent/NL7214058A/xx not_active Application Discontinuation
- 1972-10-23 DE DE2251938A patent/DE2251938C2/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020100999A1 (de) | 2020-01-16 | 2021-07-22 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Thermoelektrischer Generator auf Basis von Magnesiumzinnsilizidmischkristallen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2251938A1 (de) | 1973-10-25 |
| NL7214058A (de) | 1974-04-22 |
| AT316883B (de) | 1974-07-25 |
| US3782927A (en) | 1974-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2251938C2 (de) | Legierung aus einer festen Lösung zur thermoelektrischen Energieumwandlung | |
| DE3301155A1 (de) | Thermoelektrikum sowie verfahren zu dessen herstellung | |
| DE1295043B (de) | Thermoelement zum Umwandeln von Waermeenergie in elektrische Energie mit einem wenigstens ueber einen Teil seiner Laenge aus einer Germanium-Silicium-Legierung bestehenden Schenkel | |
| DE102007014499A1 (de) | Mit Zinn-Antimon-Telluriden dotierte Pb-Te-Verbindungen für thermoelektrische Generatoren oder Peltier-Anordnungen | |
| EP2250126A2 (de) | Dotierte zinntelluride für thermoelektrische anwendungen | |
| DE2062041A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Haiblei terubergangen in festen Losungen durch Epitaxie m flussiger Phase, sowie diese Übergänge enthaltende Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen | |
| DE1444505A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Einkristallverbindungen | |
| DE1295195B (de) | Thermoelektrisches Halbleitermaterial | |
| DE974364C (de) | Verfahren zur Herstellung von P-N-Schichten in Halbleiterkoerpern durch Eintauchen in eine Schmelze | |
| DE1230227B (de) | Verfahren zur Herstellung von homogenen Koerpern aus Germanium-Silicium-Legierungen | |
| DE3247869A1 (de) | Phosphorketten enthaltende substanzen | |
| DE960373C (de) | Halbleitendes Material | |
| DE1162436B (de) | Thermoelektrische Anordnung | |
| DE2165169C3 (de) | Legierung, Herstellung derselben und Verwendung derselben für Vorrichtungen zur unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung | |
| DE1200400B (de) | Thermoelektrische Anordnung | |
| WO2005114756A2 (de) | Antimonide mit neuen eigenschaftskombinationen | |
| DE1161036B (de) | Verfahren zur Herstellung von hochdotierten AB-Halbleiterverbindungen | |
| AT335538B (de) | Thermoelektrischer energieumwandler | |
| DE2123069C2 (de) | Thermoelektrischer Generator | |
| DE1039135B (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkoerpern aus Zinkarsenid | |
| DE3029747C2 (de) | ||
| AT228273B (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung | |
| DE1100173B (de) | Verfahren zur Herstellung des Halbleiterkoerpers aus Gallium-phosphid einer Halbleiteranordnung und eine nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung | |
| AT224693B (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
| AT200619B (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergerätes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: VON BEZOLD, D., DR.RER.NAT. SCHUETZ, P., DIPL.-ING |
|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |