JP2007523998A - 高性能熱電材料インジウム−コバルト−アンチモンの製造方法 - Google Patents
高性能熱電材料インジウム−コバルト−アンチモンの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007523998A JP2007523998A JP2006544084A JP2006544084A JP2007523998A JP 2007523998 A JP2007523998 A JP 2007523998A JP 2006544084 A JP2006544084 A JP 2006544084A JP 2006544084 A JP2006544084 A JP 2006544084A JP 2007523998 A JP2007523998 A JP 2007523998A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- furnace
- atomic percent
- powder
- solid
- heating
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- JPWDLFIAMNVKSL-UHFFFAOYSA-N [Sb].[Co].[In] Chemical compound [Sb].[Co].[In] JPWDLFIAMNVKSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 20
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 8
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010099 solid forming Methods 0.000 abstract 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 229910018989 CoSb Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NSRGWYQTFLSLOJ-UHFFFAOYSA-N antimony;cobalt(3+) Chemical compound [Co+3].[Sb] NSRGWYQTFLSLOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000001144 powder X-ray diffraction data Methods 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 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
- H10N10/853—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising arsenic, antimony or bismuth
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/09—Mixtures of metallic powders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/047—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy comprising intermetallic compounds
-
- 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
- H10N10/01—Manufacture or treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本発明は、１．０を超える性能指数ＺＴの化学式ＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２（０＜ｘ＜１）の熱電組成物の調製方法およびその方法により製造された組成物に関する。本方法は、ａ）インジウムと、コバルトとアンチモンとの粉末を混合して、０．００６〜０．０３０原子パーセントのインジウム、０．２４２〜０．２４８原子パーセントのコバルトおよび０．７２７〜０．７４５原子パーセントのアンチモンの粉末の混合物を形成する工程と、ｂ）前記粉末の混合物を含有する炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、ｃ）炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から５９０℃〜６２０℃まで加熱し、炉を５９０℃〜６２０℃で１０〜１４時間保持する工程と、ｄ）炉を約１〜５Ｃ／分で、６６５℃〜６８５℃に更に加熱し、炉を６６５℃〜６８５℃で３０〜４０時間保持して第１の固体を形成する工程と、ｅ）第１の固体を粉砕して第２の粉末を形成する工程と、ｆ）第２の粉末を第２の固体へプレスする工程と、ｇ）第２の固体を含有する炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、ｈ）炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から６６５℃〜６８５℃まで加熱し、炉を６６５℃〜６８５℃で１〜８時間保持する工程とを含んでなる。
Description
本発明は、０．２を超える性能指数（ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｍｅｒｉｔ）の化学式ＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２（０＜ｘ＜１）の熱電組成物の調製方法に関する。
熱電材料は、冷却装置、加熱装置および発電装置のような品目の製造に用いられている。これらの熱電材料は、大きなゼーベック係数を有していて、後述するように、高導電率だが低熱伝導率を有しているのが望ましい。熱電変換材料の性能は、「性能指数（ＺＴ）」で表される。現在最良の熱電材料のＺＴは約１．０である。
アカイら、（非特許文献１）には、固相反応の後ホットプレスにより製造されるインジウムドープコバルトアンチモニドについて記載されている。
これに対し、本発明の方法は、１〜１５％の水素および８５〜９９％のアルゴン混合粉末を焼成し炉を冷却するものである。か焼した粉末を再粉砕して、ディスクへとプレスし、６７５℃で４時間同じ水素／アルゴン混合物中で焼成する。この手順の結果、１．０を超えるＺＴの材料が得られる。
第１７回熱電国際会議議事録（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）１９９８年、１０５〜１０８
本発明は、
ａ）インジウムと、コバルトとアンチモンとの粉末を混合して、０．００６〜０．０３０原子パーセントのインジウム、０．２４２〜０．２４８原子パーセントのコバルトおよび０．７２７〜０．７４５原子パーセントのアンチモンの粉末の混合物を形成する工程と、
ｂ）前記粉末の混合物を含有する炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、
ｃ）炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から５９０℃〜６２０℃まで加熱し、炉を５９０℃〜６２０℃で１０〜１４時間保持する工程と、
ｄ）炉を約１〜５Ｃ／分で、６６５℃〜６８５℃に更に加熱し、炉を６６５℃〜６８５℃で３０〜４０時間保持して第１の固体を形成する工程と、
ｅ）第１の固体を粉砕して第２の粉末を形成する工程と、
ｆ）第２の粉末を第２の固体へプレスする工程と、
ｇ）第２の固体を含有する炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、
ｈ）炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から６６５℃〜６８５℃まで加熱し、炉を６６５℃〜６８５℃で１〜８時間保持する工程とを含んでなる方法である。
ａ）インジウムと、コバルトとアンチモンとの粉末を混合して、０．００６〜０．０３０原子パーセントのインジウム、０．２４２〜０．２４８原子パーセントのコバルトおよび０．７２７〜０．７４５原子パーセントのアンチモンの粉末の混合物を形成する工程と、
ｂ）前記粉末の混合物を含有する炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、
ｃ）炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から５９０℃〜６２０℃まで加熱し、炉を５９０℃〜６２０℃で１０〜１４時間保持する工程と、
ｄ）炉を約１〜５Ｃ／分で、６６５℃〜６８５℃に更に加熱し、炉を６６５℃〜６８５℃で３０〜４０時間保持して第１の固体を形成する工程と、
ｅ）第１の固体を粉砕して第２の粉末を形成する工程と、
ｆ）第２の粉末を第２の固体へプレスする工程と、
ｇ）第２の固体を含有する炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、
ｈ）炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から６６５℃〜６８５℃まで加熱し、炉を６６５℃〜６８５℃で１〜８時間保持する工程とを含んでなる方法である。
本発明はまた、上述した方法により製造された組成物でもある。
本発明は更に、０．７を超える性能指数ＺＴの組成物である。
本発明は、更に、上述した組成物を含んでなる冷却装置、加熱装置または発電装置である。
本発明は、化学式ＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２（０＜ｘ＜１）の金属間熱電組成物の調製方法を提供する。これらの化合物は、３００Ｋ〜６００Ｋの温度範囲で、ＣｏＳｂ３より低電気抵抗、低熱伝導率および高ゼーベック係数を有している。この結果、６００Ｋで性能指数が０．２（ｘ＝０）から１．２（ｘ＝０．２）に改善される。
熱電は、熱電変換装置、すなわち、ゼーベック効果による電力およびペルチェ効果による冷却の生成に関連する科学技術である。熱電変換材料の性能は、式ＺＴ＝σＳ２Ｔ／κ（式中、σ、Ｓ、κおよびＴは、それぞれ導電率、ゼーベック係数、熱伝導率および絶対温度である）で表されるＺＴ（性能指数）で評価される。大きなゼーベック係数、高導電率であるが低熱伝導率である材料が必要とされる。
Ｂｉ２Ｔｅ３の合金のような現在最良の熱電材料のＺＴは１に近い。それは、コンプレッサベースの冷却装置に比べると、約１０％という乏しいカルノー効率で操作される。ガラスのように熱の伝導は乏しいが、ケイ素のように電子（または正孔）を比較的良好に伝導する半導体構造において、熱伝導率を減少することによって熱電効率を大幅に改善することができる。熱導電率の減少は、原子の１つもしくはそれ以上が、サイズの大きな「原子ケージ」に弱く結合した３元系または４元系半導体を作成することによって行うことができる。ケージ原子の「ガタツキ」が、熱伝達フォノンを効率的に散乱し、熱伝導率に寄与する格子を大幅に減じ、同時に、骨格原子が良好な導電性を維持する。かかる構造としては、発電用途について最も見込みのある新規な熱電材料の一つして現れたスクッテルダイトが一例として挙げられる。
本発明の組成物は、以下の手順により合成することができる。Ｃｏ、ＳｂおよびＩｎの高純度粉末を化学量論比で完全に混合する。出発材料の混合した粉末を、アルミニウムるつぼに入れ、これをアルミナボートに入れる。純粋Ｓｂ材料を含有する他のるつぼもまたボートに入れてＳｂの蒸発を補う。Ｓｂ含有るつぼをガス入口に向かうようにして、ボートを石英反応器に挿入する。粉末を約６１０℃で１２時間、５％Ｈ２と９５％Ａｒのガス混合物下で６７５℃で３６時間か焼する。か焼粉末を再粉砕し、直径１２．８ｍｍ／厚さ１〜２ｍｍのディスクにプレスする。ディスクを同じガス混合物下で６７５℃で４時間焼結する。か焼および焼結工程の両方において、室温からか焼または焼結温度までの加熱速度は約２４０℃／時である。所望の反応時間後、試料を室温まで炉で冷却する。粉末Ｘ線回折データによれば、本発明のＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２（０＜ｘ＜１）相は全て、立方Ｉｍ−３構造で結晶化されるということが示された。
電気抵抗は、以下の製造手順に従って、カリフォルニア州マウンテンビューのＭＭＲテクノロジーズ（ＭＭＲ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｍｏｕｎｔａｉｎｖｉｅｗ，ＣＡ）より市販されているファンデアポウ（Ｖａｎ Ｄｅｒ Ｐａｕｗ）技術により３００Ｋ〜６００Ｋで測定する。銀塗料を用いて鉛をペレットに取り付けた。同じ温度範囲でゼーベック係数を測定する。ペレットを銀電極間に配置して、互いに電気的に分離する。１つの電極を抵抗発熱体により加熱して、各温度設定点で５〜１０度ケルビン変化する熱勾配を試料に発現させる。試験アセンブリをＡｒ下で温度制御されたオーブンに配置する。オハイオ州クリーブランドのケスレーインスツルメンツ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）製ケスレー（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ）１８１ナノボルトメーターで、生じた電圧を測定する。測定されたゼーベック係数はｎ−型伝導を示す負である。１ｍｍまたは２ｍｍ金スパッタグラファイトコートパイレックス（Ｐｙｒｅｘ）ガラスの参照材料により、ネッチュレーザーマイクロフラッシュ（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏｆｌａｓｈ）で熱伝導率を求めた。この計器は、マサチューセッツ州バーリントンのネッチュインスツルメンツ社（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ，ＭＡ）製である。
ｎ−型ＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２（０＜ｘ＜１）のような熱電材料を用いると、ＣｅＦｅ３ＣｏＳｂ１２またはＬａＦｅ３ＣｏＳｂ１２のようなｐ−型熱電材料と組み合わせて熱電冷却装置、加熱装置または発電装置を製造することができる。熱電冷却装置において、熱電材料は、一般的に、セラミックスのような材料の２枚のプレート間に装着される。１枚のプレートは冷却される領域に位置している。もう一方のプレートは、熱を拒絶する場所に位置している。適切な極性の電流が、熱電材料を通過して、所望の位置を冷却する。電流の極性を逆にすると、前に冷却されたプレートが加熱され、熱を拒絶するプレートが冷却される。発電装置のような熱電装置を用いるために、熱電材料を２枚のプレート間に再び装着する。１枚のプレートは高温源に露出し、第２のプレートは低温に維持する。電力は、温度勾配のある熱電材料の側部を通した電気接触から得られる。
実施例１〜７
実施例１〜７のＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２の組成物を以下の手順を用いて作成した。各実施例について、適切な量の出発金属Ｉｎ、ＣｏおよびＳｂを化学量論比に従って秤量し、めのう乳ばちで完全に混合した。出発材料の２グラムの試料サイズについてのグラム量を表１に示す。
実施例１〜７のＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２の組成物を以下の手順を用いて作成した。各実施例について、適切な量の出発金属Ｉｎ、ＣｏおよびＳｂを化学量論比に従って秤量し、めのう乳ばちで完全に混合した。出発材料の２グラムの試料サイズについてのグラム量を表１に示す。
各実施例において、混合した粉末を約６１０℃で１２時間、５％Ｈ２と９５％Ａｒのガス混合物下で６７５℃で３６時間か焼し、炉を室温まで冷却した。か焼した粉末を再粉砕し、直径１２．８ｍｍ／厚さ１〜２ｍｍのディスクにプレスした。ディスクを同じガス混合物下で６７５℃で４時間焼結し、熱伝導率測定に用いた。約１．５×１．５×７ｍｍ３のサイズのバーを低効率およびゼーベック係数測定のために切断した。
Ｘ線粉末回折パターンを記録したところ、データによれば全ての試料が立方Ｉｍ−３構造で結晶化されたことを示した。３００〜６００Ｋの温度範囲で測定されたゼーベック係数、電気抵抗率および熱伝導率を、図１、２および３にそれぞれ示す。計算されたＺＴ値を図４に示す。
Claims (6)
- ａ）インジウムと、コバルトとアンチモンとの粉末を混合して、０．００６〜０．０３０原子パーセントのインジウム、０．２４２〜０．２４８原子パーセントのコバルトおよび０．７２７〜０．７４５原子パーセントのアンチモンの粉末の混合物を形成する工程と、
ｂ）前記粉末の混合物を含有する炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、
ｃ）前記炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から５９０℃〜６２０℃まで加熱し、前記炉を５９０℃〜６２０℃で１０〜１４時間保持する工程と、
ｄ）前記炉を約１〜５Ｃ／分で、６６５℃〜６８５℃に更に加熱し、前記炉を６６５℃〜６８５℃で３０〜４０時間保持して第１の固体を形成する工程と、
ｅ）前記第１の固体を粉砕して第２の粉末を形成する工程と、
ｆ）前記第２の粉末を第２の固体へプレスする工程と、
ｇ）前記第２の固体を含有する前記炉を通して１〜１５原子パーセントの水素および８５〜９９原子パーセントのアルゴンを含んでなるガス組成物を流す工程と、
ｈ）前記炉を約１〜５Ｃ／分で、室温から６６５℃〜６８５℃まで加熱し、前記炉を６６５℃〜６８５℃で１〜８時間保持する工程と
を含んでなる方法。 - 請求項１に記載の方法により製造されたＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２（０＜ｘ＜１）を含んでなる組成物。
- ０．７を超える性能指数ＺＴのＩｎｘＣｏ４Ｓｂ１２（０＜ｘ＜１）を含んでなる組成物。
- 請求項２または３に記載の組成物から製造された成分を含んでなる熱電冷却装置。
- 請求項２または３に記載の組成物から製造された成分を含んでなる熱電発電装置。
- 請求項２または３に記載の組成物から製造された成分を含んでなる熱電加熱装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US52779103P | 2003-12-08 | 2003-12-08 | |
| PCT/US2004/041710 WO2005057673A1 (en) | 2003-12-08 | 2004-12-08 | A method of preparation for the high performance thermoelectric material inidum-cobalt-antimony |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007523998A true JP2007523998A (ja) | 2007-08-23 |
Family
ID=34676780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006544084A Pending JP2007523998A (ja) | 2003-12-08 | 2004-12-08 | 高性能熱電材料インジウム−コバルト−アンチモンの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7462217B2 (ja) |
| EP (1) | EP1698000A1 (ja) |
| JP (1) | JP2007523998A (ja) |
| KR (1) | KR20060125789A (ja) |
| CN (1) | CN1890820A (ja) |
| WO (1) | WO2005057673A1 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014509292A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-04-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014510006A (ja) * | 2011-04-28 | 2014-04-24 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014516899A (ja) * | 2011-04-28 | 2014-07-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014516901A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-07-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014518539A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-07-31 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014519547A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014520055A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-21 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014520202A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-21 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014520054A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-21 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014522562A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-09-04 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014522358A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-09-04 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014524874A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-09-25 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| EP2896473A1 (en) | 2014-01-16 | 2015-07-22 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | N-type thermoelectric material |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7763189B2 (en) | 2001-05-16 | 2010-07-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Dielectric composition with reduced resistance |
| US7371960B2 (en) * | 2003-12-08 | 2008-05-13 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Figure of merit in Ytterbium-Aluminum-Manganese intermetallic thermoelectric and method of preparation |
| CN1943052A (zh) * | 2004-04-14 | 2007-04-04 | 纳幕尔杜邦公司 | 高性能热电材料和它们的制备方法 |
| JP4900061B2 (ja) * | 2007-06-06 | 2012-03-21 | トヨタ自動車株式会社 | 熱電変換素子及びその製造方法 |
| KR100910173B1 (ko) * | 2007-09-10 | 2009-07-30 | 충주대학교 산학협력단 | ＣｏＳｂ３ 스커테루다이트계 열전재료 및 그 제조방법 |
| CN101359713B (zh) * | 2008-09-19 | 2012-06-13 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种p型铕锌锑基热电材料及其制备方法 |
| KR101366710B1 (ko) | 2011-05-13 | 2014-02-24 | 주식회사 엘지화학 | 신규한 화합물 반도체 및 그 활용 |
| KR101753215B1 (ko) | 2014-09-29 | 2017-07-04 | 주식회사 엘지화학 | 화합물 반도체 및 그 제조방법 |
| KR101709755B1 (ko) * | 2014-10-31 | 2017-02-23 | 주식회사 엘지화학 | 등방 가압 고상반응법을 이용한 화합물 형성 방법 |
| JP6467740B2 (ja) * | 2016-11-22 | 2019-02-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 熱電変換素子およびその製造方法 |
| CN114805834B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-03-21 | 辽宁师范大学 | 用于制备电容器电极的铟掺杂钴-mof衍生物及生产方法 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5934656B2 (ja) | 1981-04-27 | 1984-08-23 | 科学技術庁無機材質研究所長 | ＹｂＡｌＭｎＯ↓４で示される六方晶系の層状構造を有する化合物およびその製造法 |
| JPH0462981A (ja) | 1990-07-02 | 1992-02-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 非晶質ＦｅＳｉ↓２熱電変換半導体の製造方法 |
| US5064476A (en) * | 1990-09-17 | 1991-11-12 | Recine Sr Leonard J | Thermoelectric cooler and fabrication method |
| US5171372A (en) * | 1990-09-17 | 1992-12-15 | Marlow Industries, Inc. | Thermoelectric cooler and fabrication method |
| US5441576A (en) * | 1993-02-01 | 1995-08-15 | Bierschenk; James L. | Thermoelectric cooler |
| US5610366A (en) * | 1993-08-03 | 1997-03-11 | California Institute Of Technology | High performance thermoelectric materials and methods of preparation |
| US5769943A (en) * | 1993-08-03 | 1998-06-23 | California Institute Of Technology | Semiconductor apparatus utilizing gradient freeze and liquid-solid techniques |
| US6069312A (en) * | 1994-01-28 | 2000-05-30 | California Institute Of Technology | Thermoelectric materials with filled skutterudite structure for thermoelectric devices |
| US5576512A (en) * | 1994-08-05 | 1996-11-19 | Marlow Industries, Inc. | Thermoelectric apparatus for use with multiple power sources and method of operation |
| JP2619231B2 (ja) | 1995-07-27 | 1997-06-11 | 株式会社東芝 | 真空装置 |
| JPH09260729A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | 熱電変換材料およびその製造方法 |
| EP0874406A3 (en) * | 1997-04-23 | 2000-12-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A co-sb based thermoelectric material and a method of producing the same |
| US6207888B1 (en) * | 1997-10-10 | 2001-03-27 | Marlow Industries, Inc. | Semiconductor materials with skutterudite type crystal lattice structures optimized for selected thermoelectric properties and methods of preparation |
| US6369314B1 (en) * | 1997-10-10 | 2002-04-09 | Marlow Industries, Inc. | Semiconductor materials with partially filled skutterudite crystal lattice structures optimized for selected thermoelectric properties and methods of preparation |
| US6188011B1 (en) * | 1998-01-20 | 2001-02-13 | Marlow Industries, Inc. | Thermoelectric materials fabricated from clathrate compounds and other materials which form an inclusion complex and method for optimizing selected thermoelectric properties |
| JP3562296B2 (ja) | 1998-03-16 | 2004-09-08 | 日産自動車株式会社 | Ｐ型熱電変換材料およびその製造方法 |
| US6207886B1 (en) * | 1998-06-30 | 2001-03-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Skutterudite thermoelectric material thermoelectric couple and method of producing the same |
| US6225550B1 (en) * | 1999-09-09 | 2001-05-01 | Symyx Technologies, Inc. | Thermoelectric material system |
| JP2001102642A (ja) | 1999-09-27 | 2001-04-13 | Yamaguchi Industrial Promotion Foundation | 熱電変換材料およびその製造方法 |
| JP2002026400A (ja) | 2000-06-30 | 2002-01-25 | Toshiba Corp | 熱電変換材料および熱電変換素子 |
| JP3472813B2 (ja) * | 2000-07-18 | 2003-12-02 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 高いゼーベック係数と高い電気伝導度を有する複合酸化物 |
| US7371960B2 (en) * | 2003-12-08 | 2008-05-13 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Figure of merit in Ytterbium-Aluminum-Manganese intermetallic thermoelectric and method of preparation |
| CN1943052A (zh) * | 2004-04-14 | 2007-04-04 | 纳幕尔杜邦公司 | 高性能热电材料和它们的制备方法 |
-
2004
- 2004-08-04 US US10/911,007 patent/US7462217B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-12-08 KR KR1020067011099A patent/KR20060125789A/ko not_active Application Discontinuation
- 2004-12-08 EP EP04813957A patent/EP1698000A1/en not_active Withdrawn
- 2004-12-08 CN CNA2004800364394A patent/CN1890820A/zh active Pending
- 2004-12-08 JP JP2006544084A patent/JP2007523998A/ja active Pending
- 2004-12-08 WO PCT/US2004/041710 patent/WO2005057673A1/en active Application Filing
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014516899A (ja) * | 2011-04-28 | 2014-07-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014510006A (ja) * | 2011-04-28 | 2014-04-24 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014520055A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-21 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014516901A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-07-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014518539A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-07-31 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014519547A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014509292A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-04-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014520202A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-21 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014520054A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-21 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014522562A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-09-04 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014522358A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-09-04 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| JP2014524874A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-09-25 | エルジー・ケム・リミテッド | 新規な化合物半導体及びその活用 |
| EP2896473A1 (en) | 2014-01-16 | 2015-07-22 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | N-type thermoelectric material |
| JP2015156476A (ja) * | 2014-01-16 | 2015-08-27 | 株式会社豊田中央研究所 | ｎ型熱電材料 |
| US9478724B2 (en) | 2014-01-16 | 2016-10-25 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | N-type thermoelectric material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1890820A (zh) | 2007-01-03 |
| EP1698000A1 (en) | 2006-09-06 |
| KR20060125789A (ko) | 2006-12-06 |
| WO2005057673A1 (en) | 2005-06-23 |
| US7462217B2 (en) | 2008-12-09 |
| US20050123431A1 (en) | 2005-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7462217B2 (en) | Method of preparation for the high performance thermoelectric material indium-cobalt-antimony | |
| US7723607B2 (en) | High performance thermoelectric materials and their method of preparation | |
| Guin et al. | High thermoelectric performance in tellurium free p-type AgSbSe 2 | |
| Gonçalves et al. | Conducting glasses as new potential thermoelectric materials: the Cu–Ge–Te case | |
| JP6219386B2 (ja) | 熱電装置のための四面銅鉱構造に基づく熱電材料 | |
| US20110036099A1 (en) | Method for producing a thermoelectric intermetallic compound | |
| Zhu et al. | Composition-dependent thermoelectric properties of PbTe doped with Bi2Te3 | |
| Truong | Thermoelectric properties of higher manganese silicides | |
| Gainza et al. | Nanostructured thermoelectric chalcogenides | |
| Yu et al. | Unique surface structure resulting in the excellent long-term thermal stability of Fe4Sb12-based filled skutterudites | |
| Singsoog et al. | Effecting the thermoelectric properties of p-MnSi1. 75 and n-Mg1. 98Ag0. 02Si module on power generation | |
| JP3476343B2 (ja) | 熱電変換材料 | |
| JP7054925B2 (ja) | 熱電変換材料 | |
| WO2006082926A1 (ja) | タリウム化合物熱電変換材料とその製造方法 | |
| JP2008227321A (ja) | 熱電変換材料及びこれを用いた熱電変換モジュール | |
| JP2002274831A (ja) | クラスレート化合物と高効率熱電材料およびその製造方法と高効率熱電材料を用いた熱電モジュール | |
| JPH11186615A (ja) | 半導体熱電材料 | |
| Sontakkey | Studying half-Heusler based materials for thermoelectric application | |
| Bogala | Synthesis, characterization, and phase stability of high temperature thermoelectric metal borides and silicides | |
| JP4070110B2 (ja) | Ｌｎ２Ｓ３焼結体からなる熱電変換材料およびその製造方法 | |
| Krez | Thermoelectric properties in phase-separated half-Heusler materials | |
| JP4208983B2 (ja) | 半導体熱電材料の製造方法 | |
| JP4070109B2 (ja) | Ｌｎ２Ｓ３粉末焼結体からなる熱電変換材料の製造方法 | |
| Yang | Thermoelectric Properties of CoSb3-Based Skutterudites | |
| Lahwal | Thermoelectric properties of silicon germanium: an investigation of the reduction of lattice thermal conductivity and enhancement of power factor |