EP1891688A2 - Verfahren zur herstellung eines aus einem thermoelektrischen trägermaterial mit thermischen streuzentren bestehenden thermoelektrischen werkstoffes und thermoelektrischer werkstoff - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines aus einem thermoelektrischen trägermaterial mit thermischen streuzentren bestehenden thermoelektrischen werkstoffes und thermoelektrischer werkstoff

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EP1891688A2
EP1891688A2 EP06754373A EP06754373A EP1891688A2 EP 1891688 A2 EP1891688 A2 EP 1891688A2 EP 06754373 A EP06754373 A EP 06754373A EP 06754373 A EP06754373 A EP 06754373A EP 1891688 A2 EP1891688 A2 EP 1891688A2
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EP
European Patent Office
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thermoelectric
melt
carrier material
nanoscale
binary
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EP06754373A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harald BÖTTNER
Joachim Nurnus
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
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    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
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    • H10N10/01—Manufacture or treatment

Definitions

  • thermoelectric material consisting of a thermoelectric substrate with thermal scattering centers and thermoelectric material
  • the present invention relates to a method for producing a thermoelectric material consisting of a thermoelectric substrate with thermal scattering centers and a thermoelectric material.
  • thermoelectric effectiveness ZT of thermoelectric materials can be increased by introducing thermal scattering centers into a carrier material (or a carrier matrix), if the thermal scattering centers only marginally influence the electrical properties of the carrier material.
  • a prerequisite for a high efficiency of the thermoelectric material is the use of support materials with good thermoelectric efficiencies in the desired operating temperature range.
  • the trapped in the substrate thermal scattering centers must not adversely affect the thermoelectric properties of the support material in total.
  • the scattering centers have two-dimensional (interfaces in superlattices or multi-quantum well systems), one-dimensional (wires) or zero-dimensional (points) character.
  • thermoelectric material consisting of a thermoelectric substrate with thermal scattering centers in bulk format for the industrial production of components.
  • thermoelectric material consisting of a thermoelectric carrier material (carrier matrix) with thermal scattering centers, wherein a melt at least of the carrier material (the carrier matrix) is cooled so that the scattering centers as nanoscale, in the carrier material (in the carrier matrix) embedded meltings arise from the melt.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to introduce nanoscale scattering centers ("guest”) into thermoelectrically highly effective carrier materials (“host”) via the use of suitable melts and cooling methods.
  • This nano-guest-host (NGH) principle of smelting enables a variety of embodiments with simple and scalable process control for the production of materials in industrial environments and maximization of the thermoelectric effectiveness of the support material as well as the thermal scattering centers Melting takes account in particular of the industrial scale-up required.
  • the cooling is followed by a heat treatment.
  • the carrier material can be adjusted by the heat treatment as the n-conducting phase or as the p-conducting phase.
  • the carrier material and the nanoscale scattering centers have thermoelectric properties. This results in a particularly advantageous embodiment of the present NGH principle, in which both the "hosf" material and the “guesf” material can be highly thermoelectrically highly effective.
  • a binary IV-VI compound in particular PbTe, PbS, SnSe or SnTe is used as a melt, wherein this binary IV-VI compound, the support material and at least one of the components of the binary IV-VI compound, the nanoscale scattering centers form.
  • PbTe as a melt
  • Pb or Te precipitates or Pb- or Te-rich precipitates as nanoscale scattering centers are formed in a PbTe matrix as support material by quenching with subsequent tempering.
  • a binary V-VI compound in particular Bi 2 Te 3 , Bi 2 Se 3 , Sb 2 Se 3 or Sb 2 Te 3 is used as a melt, wherein the binary V-VI compound, the support material and at least one the components and / or subcombination of the components of the binary V-VI compound form the nanoscale scattering centers.
  • Bi 2 Te 3 as a melt
  • BiTe or Te precipitates can be formed as nanoscale scattering centers in a Bi 2 Te 3 matrix as carrier material by quenching with subsequent heat treatment.
  • a quasibinary IV-VI compound in particular (PbSn) Te, (PbSn) Se or (PbSn) S is used as melt.
  • the optimum thermoelectric use temperature of the carrier material can be adjusted via a proportion of Sn in the melt.
  • a band gap of the carrier material can be reduced by adding SnTe and / or elemental Sn, whereby the optimum thermoelectric use temperature is reduced.
  • a two-component system comprising Bi 2 Te 3 and PbTe is used as the melt, PbBi 4 Ti 7 precipitation being set as nanoscale scattering centers in Bi 2 Te 3 as support material or PbTe as support material in accordance with the temperature control during cooling.
  • the melt used is a quasi-binary alloy of Pb or S or Se or Te with, in particular, Ba, Ca, Sr, Eu or Ge as the cation mixed crystal partner.
  • a band gap of the carrier material can be increased by the cation mixing crystal partners, with the optimum operating temperature of such thermoelectric material composites being shifted toward higher temperatures.
  • thermoelectric material with thermal scattering centers embedded as nanoscale precipitates from a melt in a thermoelectric carrier material (a carrier matrix).
  • the nanoscale precipitations preferably consist of a thermoelectric material.
  • Fig. 2 is an illustration of the generation of n- and p-conducting phases for the
  • Fig. 6A measured infrared optical absorption edges in the system (PbSn) Se and
  • thermoelectric materials Exemplary embodiments of solid-state thermoelectric materials and methods for their production are explained below.
  • Fig. 1 the two-component system Bi 2 Te 3 -PbTe is shown as a preferred material system for a "nano-guest-host" (NGH) - approach with only thermoelectric materials.
  • NSH nano-guest-host
  • phase diagram shown in FIG. 1 shows that PbBi 4 Te 7 precipitates in Bi 2 Te 3 as well as PbBi 4 Ti 7 precipitates in PbTe can be adjusted by suitable melting, quenching processes and subsequent heat treatments. This is particularly advantageous, since on the one hand nanoscale scattering centers in the thermoelectric room temperature material Bi 2 Te 3 as well as scattering centers in the thermoelectric medium temperature material PbTe can be produced.
  • the precipitation material PbTi 4 Te 7 here also represents a good thermoelectric material as an independent phase.
  • both the Bi 2 Te3 "host” phase and the PbTe "host” phase can be adjusted as p- as well as n-type material by appropriate annealing, as shown in Figures 2 and 3 , 2 shows the logarithm log p over the coefficient 1 / T for PbTe, and FIG. 3 shows the Seebeck coefficient for the thermoelectric properties of Bi 2 Te 3 .
  • Pb-Te system Another material system for the NGH approach is represented by the Pb-Te system shown in FIG. 4.
  • suitable compositions of the melts, quenching and subsequent heat treatment can be used to produce a PbTe matrix as support material in which Pb - or Te precipitates are embedded.
  • the Bi-Te system is shown in FIG. Consequently, it can be ensured, as shown in FIG. 5, that by suitable compositions of the melts and by quenching with subsequent tempering BiTe or Te precipitates are in a Bi 2 Te 3 matrix.
  • the Bi-Te system here stands by way of example for binary V-VI compounds, in particular Bi 2 Se 3 , Sb 2 Se 3 and Sb 2 Te 3 , which apply the preceding statements in an analogous manner in accordance with the respective phase diagrams.
  • Another material system for the NGH principle form quasibinary IV-VI compounds, in particular (PbSn) Te, (PbSn) Se and (PbSn) S.
  • the operating temperature of the "hosf" material i.e., the support material
  • the bandgap of the support material can be reduced, which results in the optimum use temperature starting from e.g. 600 Kelvin at PbTe can be shifted to temperatures around 300 Kelvin and lower.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem thermoelektrischen Trägermaterial mit thermischen Streuzentren bestehenden thermoelektrischen Werkstoffes, bei dem eine Schmelze zumindest des Trägermaterials derart abgekühlt wird, daß die Streuzentren als nanoskalige, im Trägermaterial eingebettete Ausscheidungen aus der Schmelze entstehen und einen entsprechend hergestellten Werkstoff.

Description

Verfahren zur Herstellung eines aus einem thermoelektrischen Trägermaterial mit thermischen Streuzentren bestehenden thermoelektrischen Werkstoffes und thermoelektrischer Werkstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem thermoelektrischen Trägermaterial mit thermischen Streuzentren bestehenden thermoelektrischen Werkstoffes und einen thermoelektrischen Werkstoff.
Die thermoelektrische Effektivität ZT thermoelektrischer Werkstoffe läßt sich durch ein Einbringen von thermischen Streuzentren in ein Trägermaterial (bzw. eine Trägermatrix) erhöhen, wenn die thermischen Streuzentren die elektrischen Eigenschaften des Trägermaterials nur marginal beeinflussen. Eine Voraussetzung für eine hohe Effizienz des thermoelektrischen Werkstoffes ist hierbei die Verwendung von Trägermaterialien mit guten thermoelektrischen Effektivitäten in gewünschtem Einsatztemperaturbereich. Weiterhin dürfen die im Trägermaterial eingeschlossenen thermischen Streuzentren die thermoelektrischen Eigenschaften des Trägermateriales insgesamt nicht negativ beeinflussen.
Diese und ähnliche Überlegungen wurden bislang ausschließlich im Bereich nanoskaliger Dünnschichtsysteme auf Basis von thermoelektrischen Standardmaterialien experimentell überprüft. Hierbei haben die Streuzentren zweidimensionalen (Grenzflächen in Übergittern oder Multi-Quantentrogsystemen), eindimensionalen (Drähte) oder null-dimensionalen (Punkte) Charakter.
Nachteilig an diesen nanoskaligen Dünnschichtsystemen ist insbesondere, daß industriell und damit fertigungstechnisch einsetzbare Materialen nicht vorhanden sind.
Die Verwendung bekannter spezieller Depositionstechniken im Bereich der nanoskaligen Dünnschichtsysteme schränkt zudem ihre Anwendung für industriell verwertbare Bauteile ein. So sind z.B. die Wachstumsraten für übliche PVD-Depositionsverfahren für nanoskalige thermoelektrische Materialien, wie MOCVD oder MBE in der Größenordnung von 0,75 μm pro Stunde. Im Vergleich mit einer Höhe eines Schenkels in industriellen thermoelektrischen Bauteilen von mindestens 500 μm zeigt sich hier eine offensichtliche Schwäche der bekannten Verfahren. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem thermoelektrischen Trägermaterial mit thermischen Streuzentren bestehenden thermoelektrischen Werkstoffes im bulk-Format für die industrielle Fertigung von Bauelementen anzugeben.
Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem thermoelektrischen Trägermaterial (Trägermatrix) mit thermischen Streuzentren bestehenden thermoelektrischen Werkstoffes, wobei eine Schmelze zumindest des Trägermaterials (der Trägermatrix) derart abgekühlt wird, daß die Streuzentren als nanoskalige, im Trägermaterial (in der Trägermatrix) eingebetteten Ausscheidungen aus der Schmelze entstehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise das Einbringen von nanoskaligen Streuzentren („guest") in thermoelektrisch hocheffektive Trägermaterialen („host") über die Verwendung geeigneter Schmelzen und Abkühlverfahren. Dieses „nano-guest-host" (NGH)-Prinzip über Schmelzen ermöglicht eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen mit einfacher und skalierbarer Prozessführung für die Herstellung von Materialien im industriellen Umfeld und einer Maximierung der thermoelektrischen Effektivität des Trägermaterials sowie der thermischen Streuzentren. Der Weg über die Schmelzen trägt insbesondere dem industriellen notwendigen „scale-up" Rechnung.
Bevorzugterweise schließt sich an die Abkühlung eine Temperung an. Hierbei kann das Trägermaterial durch die Temperung als n-leitende Phase oder als p-leitende Phase einstellbar sein.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen das Trägermaterial und die nanoskaligen Streuzentren thermoelektrische Eigenschaften auf. Hierdurch ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des vorliegenden NGH- Prinzips, bei dem sowohl der „hosf'-Werkstoff als auch der „guesf-Werkstoff thermoelektrisch hocheffektiv sein können.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine binäre IV-VI-Verbindung, insbesondere PbTe, PbS, SnSe oder SnTe als Schmelze verwendet, wobei diese binäre IV-VI-Verbindung das Trägermaterial und zumindest eine der Komponenten der binären IV-VI-Verbindung die nanoskaligen Streuzentren bilden. Für PbTe als Schmelze können Pb- oder Te- Ausscheidungen bzw. als Pb- oder Te- reiche Ausscheidungen als nanoskalige Streuzentren in einer PbTe-Matrix als Trägermaterial durch Abschrecken mit nachfolgender Temperung gebildet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine binäre V-Vl-Verbindung, insbesondere Bi2Te3, Bi2Se3, Sb2Se3 oder Sb2Te3 als Schmelze verwendet, wobei die binäre V-Vl-Verbindung das Trägermaterial und zumindest eine der Komponenten und/oder Unterkombination der Komponenten der binären V-Vl-Verbindung die nanoskaligen Streuzentren bilden. So können z.B. für Bi2Te3 als Schmelze BiTe- oder Te- Ausscheidungen als nanoskalige Streuzentren in einer Bi2Te3-Matrix als Trägermaterial durch Abschrecken mit nachfolgender Temperung gebildet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine quasibinäre IV-VI-Verbindung, insbesondere (PbSn)Te, (PbSn)Se oder (PbSn)S als Schmelze verwendet. Hierbei kann die optimale thermoelektrische Einsatztemperatur des Trägermaterials über einen Anteil an Sn in der Schmelze eingestellt werden. Weiterhin kann eine Bandlücke des Trägermaterials durch Zugabe von SnTe und/oder elementarem Sn verkleinert werden, wodurch die optimale thermoelektrische Einsatztemperatur vermindert wird.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Schmelze ein Zweikomponentensystem bestehend aus Bi2Te3 und PbTe verwendet, wobei entsprechend der Temperaturführung beim Abkühlen PbBi4Ti7 - Ausscheidung als nanoskalige Streuzentren in Bi2Te3 als Trägermaterial oder in PbTe als Trägermaterial einstellt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird als Schmelze eine quasibinäre Legierung von Pb oder S oder Se oder Te mit insbesondere Ba, Ca, Sr, Eu oder Ge als Kationenmischkristallpartner verwendet. Hierbei kann eine Bandlücke des Trägermate- riales durch die Kationenmischkristallpartner vergrößert werden, wobei die optimale Einsatztemperatur derartiger thermoelektrischer Materialkomposite zu höheren Temperaturen hin verschoben wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen nanoskaligen thermoelektrischen Werkstoff im Bulk-Format für die industrielle Fertigung von Bauelementen anzugeben. Diese erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch einen thermoelektrischen Werkstoff mit als nanoskalige Ausscheidungen aus einer Schmelze in einem thermoelektrischen Trägermaterial (einer Trägermatrix) eingebetteten thermischen Streuzentren. Die nanoskaligen Ausscheidungen bestehen bevorzugterweise aus einem thermoelektrischen Material.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigen:
Fig. 1 ein Phasendiagramm des Zweikomponentensystems PbTe - Bi2Tβ3,
Fig. 2 eine Darstellung der Erzeugung n- und p- leitender Phasen für das
Zweikomponentensystem PbTe gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Darstellung des Seebeck-Koeffizienten zur Verdeutlichung der thermoelektrischen Eigenschaften von Bi2Te3, wobei die Erzeugung von n- und p- leitenden Phasen ersichtlich ist,
Fig. 4 ein Phasendiagramm des Systems Pb-Te,
Fig. 5 ein Phasendiagramm des Systems Bi-Te,
Fig. 6 A gemessene infrarotoptische Absorptionskanten im System (PbSn)Se und
Fig. 6 B thermoelektrische Effektivitäten ZT bei 300 Kelvin im System (PbSn)Se.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele thermoelektrischer Massivmaterialien und Verfahren zu deren Herstellung erläutert.
In Fig. 1 ist das Zweikomponentensystem Bi2Te3-PbTe als ein bevorzugtes Materialsystem für einen „nano-guest-host" (NGH) - Ansatz mit ausschließlich thermoelektrischen Materialien, dargestellt.
Aus dem in Fig. 1 gezeigten Phasendiagramm ergibt sich, daß durch geeignete Schmelzen, Abschreckvorgänge und nachfolgende Temperungen sowohl PbBi4Te7 - Ausscheidungen in Bi2Te3 als auch PbBi4Ti7 - Ausscheidungen in PbTe einstellbar sind. Dies ist besonders vorteilhaft, da hierdurch einerseits nanoskalige Streuzentren im thermoelektrischen Raumtemperaturmaterial Bi2Te3 als auch Streuzentren im thermoelektrischen Mitteltemperaturmaterial PbTe herstellbar sind.
Das Ausscheidungsmaterial PbTi4Te7 stellt hierbei als eigenständige Phase ebenfalls ein gutes thermoelektrisches Material dar.
Darüber hinaus können sowohl die Bi2Te3-„host"-Phase als auch die PbTe-„host"-Phase sowohl als p- als auch als n-Typ Material durch entsprechende Temperung eingestellt werden, wie sich aus den Figuren 2 und 3 ergibt. Hierbei zeigt Fig. 2 den Logarithmus log p über dem Koeffizienten 1/T für PbTe und Fig. 3 den Seebeck-Koeffizienten für die thermoelektrischen Eigenschaften von Bi2Te3.
Dieses Ausführungsbeispiel zeigt eine Möglichkeit der Herstellung der beiden derzeit wirtschaftlich wohl wichtigsten thermoelektrischen Basismaterialien:
• Bi2Te3 im Raumtemperaturbereich und
• PbTe im Bereich um 3000C als n- und p- leitendes Material unter Verwendung der vorteilhaften nanoskaligen Ausscheidungen zur Bildung der Streuzentren.
Ein weiteres Materialsystem für den NGH-Ansatz stellt das in Fig. 4 dargestellte Pb-Te- System dar. Entsprechend Fig. 4 kann durch geeignete Zusammensetzungen der Schmelzen, durch Abschrecken und nachfolgende Temperung eine PbTe-Matrix als Trägermaterial erzeugt werden, in dem Pb- bzw. Te-Ausscheidungen eingebettet sind.
Neben dem in Fig. 4 dargestellten Pb-Te-System gilt das vorangestellte in analoger Weise für andere binäre IV-VI-Verbindungen, insbesondere für PbSe, PbS, SnSe oder SnTe.
Gemäß einem weiteren Materialsystem für den NGH-Ansatz ist in Fig. 5 das Bi-Te- System dargestellt. Folglich kann, entsprechend Fig. 5, dafür gesorgt werden, daß sich durch geeignete Zusammensetzungen der Schmelzen und durch Abschrecken mit nachfolgenden Temperung BiTe- bzw. Te-Ausscheidungen in einer Bi2Te3-Matrix befinden. Das Bi-Te-System steht hierbei exemplarisch für binäre V-Vl-Verbindungen, insbesondere Bi2Se3, Sb2Se3 und Sb2Te3, welche die vorangestellten Ausführungen in analoger Weise nach Maßgabe der jeweiligen Phasendiagramme gelten.
Ein weiteres Materialsystem für das NGH-Prinzip bilden quasibinäre IV-VI-Verbindungen, wie insbesondere (PbSn)Te, (PbSn)Se und (PbSn)S. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist hervorzuheben, daß sich über den Sn-Gehalt die Einsatztemperatur des „hosf'-Materials (d.h. des Trägermaterials) variieren läßt, wie dies in Fig. 6 für (PbSn)Se dargestellt ist. Weiterhin kann durch Zugabe von SnTe oder von elementaren Sn die Bandlücke des Trägermaterials verkleinert werden, wodurch sich die optimale Einsatztemperatur ausgehend von z.B. 600 Kelvin bei PbTe bis zu Temperaturen um 300 Kelvin und tiefer verschieben läßt.
Die vorangestellten Ausführungen gelten in analoger Weise für quasibinäre Legierungen von Pb mit -S, -Se oder -Te mit z.B. den Kationenmischkristallpartnern Ba, Ca, Sr, Eu oder Ge. In diesen Verbindungen wird durch die letztgenannten Elemente die Bandlücke vergrößert, d.h. die optimale Einsatztemperatur zu höheren Temperaturen hin verschoben.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines aus einem thermoelektrischen Trägermaterial mit thermischen Streuzentren bestehenden thermoelektrischen Werkstoffes, wobei eine Schmelze zumindest des Trägermaterials derart abgekühlt wird, daß die Streuzentren als nanoskalige, im Trägermaterial eingebettete Ausscheidungen aus der Schmelze entstehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine sich an das Abkühlen anschließende Temperung.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial durch die Temperung als n-leitende Phase oder als p-leitende Phase einstellbar ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial und die nanoskaligen Streuzentren thermoelektrische Eigenschaften aufweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine binäre IV-VI-Verbindung, insbesondere PbTe, PbS, SnSe oder SnTe, als Schmelze verwendet wird, wobei die binäre IV-VI-Verbindung das Trägermaterial und zumindest eine der Komponenten der binäre IV-VI-Verbindung die nanoskaligen Streuzentren bilden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für PbTe als Schmelze durch Abschrecken mit nachfolgender Temperung Pb - oder Te - Ausscheidungen und/oder Pb- oder Te- reiche Ausscheidungen als nanoskalige Streuzentren in einer PbTe - Matrix als Trägermaterial gebildet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine binäre V-Vl-Verbindung, insbesondere Bi2Te3, Bi2Se3, Sb2Se3 oder Sb2Te3, als Schmelze verwendet wird, wobei die binäre V-Vl-Verbindung das Trägermaterial und zumindest eine der Komponenten und/oder Unterkombinationen der Komponenten der binären V-Vl-Verbindung die nanoskaligen Streuzentren bilden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für Bi2Te3 als Schmelze durch Abschrecken mit nachfolgender Temperung BiTe - oder Te - Auscheidungen als nanoskalige Streuzentren in einer Bi2Te3 - Matrix als Trägermaterial gebildet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine quasibinäre IV-VI-Verbindung, insbesondere (PbSn)Te, (PbSn)Se oder (PbSn)S, als Schmelze verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine optimale thermoelektrische Einsatztemperatur des Trägermaterials über einen Anteil an Sn in der Schmelze eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandlücke des Trägermaterials durch Zugabe von SnSe, SnS oder SnTe und/oder elementarem Sn verkleinert wird, wodurch die optimale thermoelektrische Einsatztemperatur vermindert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelze ein Zweikomponentensystem bestehend aus Bi2Te3 und PbTe verwendet wird, wobei entsprechend der Temperaturführung beim Abkühlen PbBi4Te7 - Ausscheidungen als nanoskalige Streuzentren in Bi2Te3 als Trägermaterial oder in PbTe als Trägermaterial eingestellt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelze eine quasibinäre Legierung von Pb oder S oder Se oder Te mit insbesondere Ba, Ca, Sr, Eu oder Ge als Kationenmischkristallpartner verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandlücke des Trägermaterials durch die Kationenmischkristallpartner vergrößert wird, wobei die optimale Einsatztemperatur derartiger thermoelektrischer Materialkomposite zu höheren Temperaturen hin verschoben wird.
15. Thermoelektrischer Werkstoff mit als nanoskalige Ausscheidungen aus einer Schmelze in einem thermoelektrischen Trägermaterial eingebetteten thermischen Streuzentren.
16. Thermoelektrischer Werkstoff nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die nanoskaligen Ausscheidungen aus einem thermoelektrischen Material bestehen.
EP06754373A 2005-06-15 2006-06-14 Verfahren zur herstellung eines aus einem thermoelektrischen trägermaterial mit thermischen streuzentren bestehenden thermoelektrischen werkstoffes und thermoelektrischer werkstoff Withdrawn EP1891688A2 (de)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8772622B2 (en) * 2008-02-07 2014-07-08 Basf Se Doped tin tellurides for thermoelectric applications
KR101594132B1 (ko) * 2009-11-05 2016-02-16 삼성전자주식회사 나노복합체형 열전재료, 이를 포함하는 열전모듈과 열전 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4447277A (en) * 1982-01-22 1984-05-08 Energy Conversion Devices, Inc. Multiphase thermoelectric alloys and method of making same
US5834828A (en) * 1993-09-20 1998-11-10 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Army Nanoporous semiconductor material and fabrication technique for use as thermoelectric elements
WO2006085929A2 (en) * 2004-06-14 2006-08-17 Delphi Technologies, Inc. Thermoelectric materials comprising nanoscale inclusions to enhance seebeck coefficient

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006133930A2 *

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US20090038719A1 (en) 2009-02-12
WO2006133930A8 (de) 2007-12-06
DE102005027680A1 (de) 2006-12-28
WO2006133930A3 (de) 2008-03-13

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