KR101051010B1 - Method of manufacturing p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 Bi, Sb 및 Te를 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)의 조성에 맞도록 칭량하여 혼합하고, 관에 장입한 후 진공봉입하는 진공봉입단계; 상기 진공봉입단계를 거쳐 봉입된 관을 로에 투입하여 교반한 후, 노냉하여 잉곳을 제조하는 잉곳제조단계; 상기 잉곳제조단계에서 제조된 잉곳을 파쇄하는 파쇄단계; 상기 파쇄단계를 거쳐 파쇄된 분말을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계를 거쳐 얻어진 분말을 냉간가압성형한 후, 450℃ 내지 500℃의 온도로 가열 및 유지하여 소결하는 소결단계를 포함하는 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법에 관한 것이다. 상기의 방법에 의해 제조된 열전재료는 높은 성능지수를 가지므로 전기전자, 반도체, 항공우주, 환경, 에너지 산업 등과 같은 다양한 첨단 산업분야에 널리 이용될 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. Concretely, Bi, Sb and Te are weighed and mixed so as to conform to the composition of Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 <x <2), charged into a tube and vacuum- step; An ingot manufacturing step of putting the tube sealed through the vacuum filling step into the furnace and stirring the mixture, and then cooling the furnace to produce an ingot; A crushing step of crushing the ingot produced in the ingot manufacturing step; A pulverizing step of pulverizing the pulverized powder through the pulverizing step; And a sintering step of subjecting the powder obtained through the pulverizing step to cold pressing and then heating and holding at a temperature of 450 ° C to 500 ° C and sintering the p-type Bi-Sb-Te based thermoelectric material. The thermoelectric material produced by the above method has a high performance index and can be widely used in various high-tech industrial fields such as electric / electronic, semiconductor, aerospace, environment, energy industry, and the like.

열전재료, Bi, Sb, Te, 분말, 소결온도, 냉간가압성형, 성능지수 Thermoelectric materials, Bi, Sb, Te, Powder, Sintering temperature, Cold pressing, Performance index

Description

p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF p-TYPE Bi-Sb-Te BASED THERMOELECTRIC MATERIALS}METHOD FOR MANUFACTURING OF P-TYPE Bi-Sb-Te BASED THERMOELECTRIC MATERIALS [0002]

본 발명은 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 Bi, Sb 및 Te를 이용하여 얻은 잉곳으로부터 제조한 소정 크기 범위의 분말을 성형한 후, 소정의 온도에서 소결함으로써 열전재료를 제조하는 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법에 관한 것이다.  The present invention relates to a method of manufacturing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material, and more particularly, to a method of manufacturing a p-type Bi-Sb-Te based thermoelectric material by forming a powder of a predetermined size range produced from an ingot obtained by using Bi, Sb and Te, And a method of manufacturing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material for producing a thermoelectric material.

일반적으로 열전재료란 재료 양단 간에 온도차를 주었을 때 전기에너지가 생기고, 반대로 재료에 전기에너지를 주었을 때 재료 양단 간에 온도차가 생기는 에너지 변환재료이다.Generally, a thermoelectric material is an energy conversion material in which electrical energy is generated when a temperature difference is given between opposite ends of a material, and a temperature difference is generated between opposite ends of a material when electrical energy is given to the material.

Bi-Sb-Te계 열전재료는 상온에서의 우수한 열전성능으로 인하여 고집적 소자 및 각종 센서 등의 방열문제를 해결하기 위한 수단으로써 사용되고 있으며, 주로 일방향응고법이나 단결정성장법에 의해 제조되고 있다. 그러나 일방향응고법 또는 단결정성장법 등 주조법에 의한 열전소자는 우수한 열전성능에도 불구하고 가공 및 모듈의 제조시 회수율 감소에 의한 제조단가의 상승으로 인하여 고비용이 드는 단점을 갖고 있다.Bi-Sb-Te thermoelectric materials are used as means for solving heat dissipation problems of highly integrated devices and various sensors due to excellent thermoelectric performance at room temperature, and they are mainly manufactured by one-way solidification method or single crystal growth method. However, a thermoelectric device using a casting method such as a one-direction solidification method or a single crystal growth method is disadvantageous in that it has a high cost due to an increase in a production cost due to a reduction in a recovery rate in processing and module manufacturing,

상기와 같은 주조법의 문제점을 극복하기 위하여 기계적 강도가 우수하며, 성능 및 제조단가 면에서 유리한 것으로 기대되는 분말야금공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 통상적인 분말 크기 및 통상적인 소결온도를 이용한 방법으로는 조직의 치밀화, 결정립의 크기 및 결정학적 이방성 등의 제어와 이에 따른 열전성능의 제어가 곤란한 문제점이 발생하였다. In order to overcome the problems of the above-mentioned casting method, studies on powder metallurgy processes which are excellent in mechanical strength and are expected to be advantageous in terms of performance and manufacturing cost, have been actively carried out. However, a method using a conventional powder size and a conventional sintering temperature It is difficult to control the densification of the structure, the grain size and the crystallographic anisotropy, and thus the thermoelectric performance.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 소정의 범위 크기의 분말을 이용하고 소정의 온도 범위에서 소결하여 결정학적 배향성을 향상시키고, 조직의 치밀화 및 제어를 용이하게 함으로써 기계적 강도가 우수하고, 성능 및 제조단가 면에서 유리한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a cemented carbide powder having excellent mechanical strength, And a method of manufacturing a p-type Bi-Sb-Te-based thermoelectric material which is advantageous in manufacturing cost.

본 발명은 Bi, Sb 및 Te를 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)의 조성에 맞도록 칭량하여 혼합하고, 관에 장입한 후 진공봉입하는 진공봉입단계; 상기 진공봉입단계를 거쳐 봉입된 관을 로에 투입하여 교반한 후, 노냉하여 잉곳을 제조하는 잉곳제조단계; 상기 잉곳제조단계에서 제조된 잉곳을 파쇄하는 파쇄단계; 상기 파쇄단계를 거쳐 파쇄된 분말을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계를 거쳐 얻어진 분말을 냉간가압성형한 후, 450℃ 내지 500℃의 온도로 가열 및 유지하여 소결하는 소결단계를 포함하는 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법을 제공한다. In the present invention, Bi, Sb and Te are weighed and mixed so as to conform to the composition of Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 <x <2), charged into a tube and vacuum- step; An ingot manufacturing step of putting the tube sealed through the vacuum filling step into the furnace and stirring the mixture, and then cooling the furnace to produce an ingot; A crushing step of crushing the ingot produced in the ingot manufacturing step; A pulverizing step of pulverizing the pulverized powder through the pulverizing step; And a sintering step of subjecting the powder obtained through the pulverizing step to cold pressing and then heating and holding the powder at a temperature of 450 ° C to 500 ° C to sinter the p-type Bi-Sb-Te based thermoelectric material.

본 발명은 Bi, Sb 및 Te를 이용하여 제조한 잉곳을 분쇄하여 얻은 소정 크기 범위의 분말을 사용하고, 소정의 온도에서 소결함으로써 결정학적 배향성이 향상되 고, 조직의 치밀화 및 제어가 용이하여 기계적 강도가 우수하고, 성능 및 제조단가 면에서 유리한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법을 제공한다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 열전재료는 높은 성능지수를 가지므로 전기전자, 반도체, 항공우주, 환경, 에너지 산업 등과 같은 다양한 첨단 산업분야에 널리 이용될 수 있으며, 특히 상기 분야에 사용되는 각종 부품의 냉각을 위해 널리 이용될 수 있다.The present invention uses a powder of a predetermined size range obtained by pulverizing an ingot produced by using Bi, Sb and Te, and sintering at a predetermined temperature to improve the crystallographic orientation and to facilitate the densification and control of the structure, Provided is a method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material which is excellent in strength and which is advantageous in terms of performance and production cost. Therefore, the thermoelectric material manufactured according to the present invention has a high performance index and thus can be widely used in various high-tech industrial fields such as electric / electronic, semiconductor, aerospace, environment, energy industry, It can be widely used for cooling.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 이하 본 발명을 상세히 설명한다.The above objects, features, and advantages will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 Bi, Sb 및 Te를 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)의 조성에 맞도록 칭량하여 혼합하고, 관에 장입한 후 진공봉입하는 진공봉입단계; 상기 진공봉입단계를 거쳐 봉입된 관을 로(furnace)에 투입하여 교반한 후, 노냉하여 잉곳(ingot)을 제조하는 잉곳제조단계; 상기 잉곳제조단계에서 제조된 잉곳을 파쇄하는 파쇄단계; 상기 파쇄단계를 거쳐 파쇄된 분말을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계를 거쳐 얻어진 분말을 냉간가압성형한 후, 450℃ 내지 500℃의 온도로 가열 및 유지하여 소결하는 소결단계를 포함하는 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법을 제공한다. In the present invention, Bi, Sb and Te are weighed and mixed so as to conform to the composition of Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 <x <2), charged into a tube and vacuum- step; An ingot manufacturing step of putting a tube sealed in the vacuum filling step into a furnace and stirring the resultant, and then cooling the ingot to produce an ingot; A crushing step of crushing the ingot produced in the ingot manufacturing step; A pulverizing step of pulverizing the pulverized powder through the pulverizing step; And a sintering step of subjecting the powder obtained through the pulverizing step to cold pressing and then heating and holding the powder at a temperature of 450 ° C to 500 ° C to sinter the p-type Bi-Sb-Te based thermoelectric material.

또한 본 발명은 Bi, Sb 및 Te를 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)의 조성에 맞도록 칭량하여 혼합하고, 제1관에 장입한 후 진공봉입하는 진공봉입단계; 상기 진공봉입단계를 거쳐 봉입된 제1관을 로에 투입하여 교반한 후, 노냉하여 잉곳을 제조하는 잉곳제조단계; 상기 잉곳제조단계에서 제조된 잉곳을 파쇄하는 파쇄단계; 상기 파쇄단계를 거쳐 파쇄된 분말을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계를 거쳐 얻어진 분말을 제2관에 장입하고, 수소를 주입하여 봉입한 후, 가열 및 유지하여 어닐링하는 어닐링단계; 및 상기 어닐링단계를 거친 분말을 냉간가압성형한 후, 450℃ 내지 500℃의 온도로 가열 및 유지하여 소결하는 소결단계를 포함하는 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법을 제공한다.In the present invention, Bi, Sb and Te are weighed and mixed so as to conform to the composition of Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 <x <2), charged into a first tube, ; An ingot production step of charging the first pipe sealed through the vacuum filling step into the furnace and stirring the mixture, and then cooling the furnace to produce an ingot; A crushing step of crushing the ingot produced in the ingot manufacturing step; A pulverizing step of pulverizing the pulverized powder through the pulverizing step; An annealing step of charging the powder obtained through the pulverizing step into the second tube, filling and filling with hydrogen, and then heating and holding and annealing; And a sintering step of cold-pressing the powder subjected to the annealing step, and then sintering the powder by heating and holding at a temperature of 450 to 500 ° C to sinter the p-type Bi-Sb-Te-based thermoelectric material.

상기 진공봉입단계는 잉곳을 제조하기 위한 준비단계이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 진공봉입단계는 Bi, Sb 및 Te를 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)의 조성에 맞도록 칭량하여 혼합하고 관(또는 제1관)에 장입한 후, 용해시 성분원소의 산화 억제를 위해 약 10-4 torr이하로 진공봉입함으로써 이루어지고, 상기 이용되는 Bi, Sb 및 Te는 고순도(약 99.999%)인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The vacuum sealing step is a preparation step for manufacturing an ingot. In one embodiment of the present invention, the vacuum filling step is performed by weighing Bi, Sb and Te so as to match the composition of Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 <x <2) (Or first tube), and then vacuum-sealed to about 10 -4 torr or less for inhibition of oxidation of the component element upon dissolution. The Bi, Sb and Te used are high purity (about 99.999%) But is not limited thereto.

상기 Bi, Sb 및 Te의 조성은 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)가 바람직하고, Bi0.5Sb1.5Te3가 보다 바람직하나, 이에 제한되지 않으며, p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 모든 조성이 이용될 수 있다. The composition of Bi, Sb and Te is preferably Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 <x <2), more preferably Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 , All the compositions of the p-type Bi-Sb-Te-based thermoelectric material can be used.

상기 관 및 제1관은 열전재료의 제조에 이용될 수 있는 관으로서 석영관, 실리카관, 또는 파이렉스관이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The tube and the first tube are preferably a quartz tube, a silica tube, or a Pyrex tube, but the present invention is not limited thereto.

상기 잉곳제조단계는 상기 준비된 재료를 이용하여 잉곳을 제조하는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 잉곳제조단계는 상기 원소들이 장입되어 봉입된 관(또는 제1관)을 로에 투입하여 약 700℃ 내지 약 750℃에서 1시간 내지 5시간 동안 교반한 후, 노냉하여 이루어지나, 상기 온도범위 및 교반시간은 이에 제한되는 것은 아니다. The ingot manufacturing step is a step of manufacturing an ingot using the prepared material. In an embodiment of the present invention, in the ingot manufacturing step, the tube (or first tube) filled with the elements is charged into a furnace, stirred at about 700 ° C. to about 750 ° C. for 1 hour to 5 hours, However, the temperature range and stirring time are not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에서, Bi0.5Sb1.5Te3의 용융온도는 약 609℃이며 상기 잉곳제조단계는 일반적으로 상기 용융온도보다 약 100℃ 내지 약 150℃ 높은 온도에서 이루어지는데, 이보다 높은 온도에서는 성분원소의 휘발이 증가되는 문제점이 발생할 수 있으며, 용융시간은 길수록 유리하고 약 2시간 정도가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the melting temperature of Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 is about 609 ° C and the ingot preparation step is generally carried out at a temperature about 100 ° C to about 150 ° C above the melting temperature, There may arise a problem that the volatilization of the component element is increased. The longer the melting time is, the more advantageous it is, and preferably about 2 hours, but it is not limited thereto.

상기 로는 열전재료의 제조에 이용될 수 있는 로이며, 락킹로(rocking furnace)가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The furnace is a furnace which can be used for the production of thermoelectric materials, and a rocking furnace is preferable, but not limited thereto.

상기 파쇄단계는 고형화된 잉곳을 파쇄하는 단계이며, 이후 분쇄단계의 진행을 수월하게 하기위해 수행된다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 파쇄단계는 분말의 산화를 방지하기 위해 불활성 분위기, 예를 들어 질소 분위기 하의 글로브 박스(glove box)에서 유발(mortar)을 이용하여 이루어지나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 파쇄는 1 ㎜ 내지 10 ㎜ 범위 크기의 판상으로 파쇄하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. The crushing step is a step of crushing the solidified ingot and thereafter carried out to facilitate the progress of the crushing step. In one embodiment of the present invention, the crushing step is performed using mortar in an inert atmosphere, such as a glove box under a nitrogen atmosphere, to prevent oxidation of the powder, but is not limited thereto . The crushing is preferably performed in a plate shape having a size ranging from 1 mm to 10 mm, but is not limited thereto.

상기 유발은 열전재료의 제조에 이용될 수 있는 유발로서 알루미나 유 발(alumina mortar) 또는 지르코니아 유발(zirconia mortar)이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The induction is an alumina mortar that can be used in the production of thermoelectric materials, Or zirconia mortar, but is not limited thereto.

상기 분쇄단계는 파쇄된 잉곳을 분쇄하는 단계이며, 이후 소결단계의 진행을 수월하게 하기위해 수행된다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 분쇄단계는 유성밀(planetary mill) 또는 볼밀(ball mill)을 이용하여 이루어지며, 이때 분쇄된 분말의 크기는 0 ㎛ 초과 150 ㎛ 이하의 범위일 수 있으며, 0 ㎛ 초과 45 ㎛ 미만, 45 ㎛ 내지 105 ㎛, 또는 105 ㎛ 초과 150 ㎛ 이하의 범위임이 바람직하고, 45 ㎛ 내지 105 ㎛ 범위임이 가장 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. The pulverizing step is a step of pulverizing the pulverized ingot and thereafter carried out to facilitate the progress of the sintering step. In one embodiment of the present invention, the milling step is performed using a planetary mill or a ball mill, wherein the size of the milled powder may range from greater than 0 micrometers to less than 150 micrometers, More preferably in the range of more than 45 mu m, in the range of 45 mu m to 105 mu m, or in the range of more than 105 mu m and 150 mu m or less, and most preferably in the range of 45 mu m to 105 mu m.

분쇄된 분말의 크기가 상기의 범위를 벗어나면, 이후 소결단계에서 소결이 충분히 이루어지기 어려워 열전재료의 제조가 어렵고, 열전재료가 제조되더라도 그 열전재료는 미세한 층상구조를 가질 수 없으며 큰 기공도를 가지므로, 그 기계적 성질 및 열전성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.If the size of the pulverized powder is out of the above range, it is difficult to sufficiently form sintering in the subsequent sintering step, so that it is difficult to manufacture a thermoelectric material. Even if a thermoelectric material is manufactured, the thermoelectric material can not have a fine layer structure, The mechanical properties and the thermoelectric performance may be deteriorated.

상기 소결단계는 상기 분쇄된 분말을 서로 단단히 밀착하여 고결시키는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 소결단계는 분쇄된 분말, 또는 분쇄되고 어닐링단계를 거친 분말을 10-3 torr 이하의 진공 중에서 40 ㎫ 내지 120 ㎫의 압력으로 냉간가압성형한 후, 약 450℃ 내지 약 500℃의 온도에서 소결함으로써 이루어지나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 소결단계는 카본 몰드에서 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The sintering step is a step of tightly bonding the pulverized powder to each other to consolidate the powder. In one embodiment of the present invention, the sintering step comprises cold-pressing the pulverized powder or the pulverized and annealed powder in a vacuum of 10 -3 torr or less at a pressure of 40 MPa to 120 MPa, Lt; 0 &gt; C to about 500 &lt; 0 &gt; C, but is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the sintering step may be performed in a carbon mold, but is not limited thereto.

상기 소결온도가 450℃ 미만이면 소결이 불완전하여 열전재료의 기계적 성질 및 열전성능이 저하되는 등의 문제가 있을 수 있으며, 500℃를 초과하면 Te의 휘발로 인한 열전재료의 기공도가 증가하고, 그의 기계적 성질 및 열전성능의 저하되는 등의 문제가 있을 수 있다.If the sintering temperature is less than 450 ° C., sintering may be incomplete and mechanical properties and thermoelectric performance of the thermoelectric material may be deteriorated. If the sintering temperature is higher than 500 ° C., porosity of the thermoelectric material due to volatilization of Te increases, There may be problems such as deterioration of its mechanical properties and thermoelectric performance.

상기 어닐링단계는 상기 분쇄된 분말을 수소 분위기에서 환원시켜 분말 표면의 산화층을 제거하며, 이에 따라 소결성을 향상시키고, 가압 소결체의 전기 전도도를 증가시킬 수 있도록 하는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 어닐링단계는 상기 분쇄된 분말을 제2관에 장입하고 수소를 약 200 torr 내지 약 500 torr 정도로 주입하여 봉입한 후, 약 340℃ 내지 약 400℃에서 약 10시간 내지 15시간 동안 유지함으로써 이루어지나, 이에 제한되는 것은 아니다. The annealing step is a step of reducing the powdered powder in a hydrogen atmosphere to remove the oxide layer on the powder surface, thereby improving the sinterability and increasing the electrical conductivity of the pressure sintered body. In one embodiment of the present invention, the annealing step comprises charging the pulverized powder into a second tube, filling the tube with hydrogen at a pressure of about 200 torr to about 500 torr, heating the tube at about 340 ° C to about 400 ° C for about 10 hours For 15 hours, but is not limited thereto.

상기 어닐링단계에서 수소량이 부족하면 충분히 환원 반응이 이루어질 수 없고, 수소량이 과다하면 고온에서 팽창하여 폭발할 수 있다. 또한, 340℃ 미만의 온도에서는 활성화에너지가 작아 매우 장시간의 수소환원이 필요하고, 400℃를 초과하면 수소환원 도중 성분원소가 휘발할 수 있다. 어닐링 공정의 시간은 온도에 의존하며, 약 340℃ 내지 약 400℃의 온도에서는 약 10시간 내지 15시간 동안이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. If the amount of hydrogen is insufficient in the annealing step, a reduction reaction can not be sufficiently performed, and if the amount of hydrogen is excessive, it may expand and explode at a high temperature. In addition, at a temperature lower than 340 deg. C, the activation energy is low, so that a very long period of hydrogen reduction is required. When the temperature exceeds 400 deg. C, the component element may volatilize during hydrogen reduction. The time of the annealing process is temperature dependent and is preferably, but not limited to, from about 10 hours to about 15 hours at a temperature of from about 340 ° C to about 400 ° C.

상기 제2관은 열전재료의 제조에 이용될 수 있는 관으로서 파이렉스관, 석영관, 또는 실리카관이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The second tube is preferably a pyrex tube, a quartz tube, or a silica tube as a tube that can be used for manufacturing thermoelectric materials, but is not limited thereto.

실시예Example

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예 1: 0 ㎛ 초과 45 ㎛ 미만 크기의 분말 및 소결온도 450℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Example 1: Preparation of a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using a powder having a size of less than 45 [mu] m and a sintering temperature of 450 [deg.

고순도(약 99.999%)의 Bi, Sb 및 Te를 Bi0.5Sb1.5Te3 + 2중량% Te의 조성을 갖도록 혼합하여 p형 열전재료의 기본 재료로 한다.Bi, Sb and Te of high purity (about 99.999%) are mixed so as to have a composition of Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 + 2% by weight Te to obtain a base material of the p-type thermoelectric material.

상기 기본 재료를 석영관에 장입한 후, 10-5 torr로 진공봉입하였다. 상기 진공봉입된 석영관을 락킹로에 투입하여 750℃에서 2시간 동안 교반한 후, 노냉함으로써 균일한 조성의 잉곳을 제조하였다. 상기 제조한 잉곳을 질소분위기의 글로브 박스에서 고순도 알루미나 유발을 이용하여 5 ㎜의 판상으로 파쇄하였다. 상기 파쇄된 잉곳을 유성밀을 이용하여 3시간 동안 분쇄하여 0 ㎛ 초과 45 ㎛ 미만의 크기를 가지는 분말을 얻었다. 상기 분쇄된 분말을 파이렉스 유리관에 장입하고 300 torr의 H2 가스를 주입하여 봉입하였다. 봉입한 파이렉스 유리관을 380℃의 염욕에서 10시간 동안 어닐링처리를 실시하였다. 상기 어닐링 처리를 마친 분말들을 카본 몰드에 넣고 98 ㎫의 압력, 10-4 torr의 진공하에서 냉간가압성형한 후, 20시간 동안 450℃에서 가열하여 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 A(450)이라 한다.The base material was charged into a quartz tube and then vacuum-sealed at 10 -5 torr. The vacuum-enclosed quartz tube was charged into a locking furnace, stirred at 750 ° C for 2 hours, and then cooled to produce an ingot having a uniform composition. The ingot thus prepared was crushed into a 5 mm plate using a high-purity alumina-induction in a glove box in a nitrogen atmosphere. The crushed ingot was pulverized for 3 hours using a planetary mill to obtain a powder having a size exceeding 0 占 퐉 and less than 45 占 퐉. The pulverized powder was charged into a Pyrex glass tube and injected with H 2 gas of 300 torr. The sealed Pyrex glass tube was subjected to annealing treatment in a salt bath at 380 캜 for 10 hours. The annealed powders were put into a carbon mold and cold pressed under a pressure of 98 MPa and a vacuum of 10 -4 torr and then heated at 450 ° C. for 20 hours to obtain a sintered body having a size of 14 mm × 17 mm × 9 mm A thermoelectric material was prepared. Hereinafter, this is referred to as a thermoelectric material A (450).

실시예 2: 0 ㎛ 초과 45 ㎛ 미만 크기의 분말 및 소결온도 500℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Example 2: Fabrication of p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using a powder having a size of less than 45 [mu] m and a sintering temperature of 500 [deg.

소결온도로 500℃를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 A(500)이라 한다.A sintered body having a size of 14 mm x 17 mm x 9 mm, that is, a thermoelectric material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the sintering temperature was 500 캜. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material A (500).

실시예 3: 45 ㎛ 내지 105 ㎛ 범위 크기의 분말 및 소결온도 450℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Example 3: Fabrication of p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using powders having a size ranging from 45 μm to 105 μm and sintering temperature of 450 ° C.

상기 분쇄단계에서 상기 파쇄된 잉곳을 볼밀을 이용하여 10시간 동안 분쇄하여 45 ㎛ 내지 105 ㎛ 범위 크기의 분말을 얻은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 B(450)이라 한다.In the same manner as in Example 1 except that the crushed ingot was pulverized for 10 hours using a ball mill to obtain a powder having a size ranging from 45 탆 to 105 탆, a size of 14 mm x 17 mm x 9 mm Sintered body, i.e., a thermoelectric material, was prepared. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material B (450).

실시예 4: 45 ㎛ 내지 105 ㎛ 범위 크기의 분말 및 소결온도 500℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Example 4: Fabrication of p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using powders having a size ranging from 45 μm to 105 μm and sintering temperature 500 ° C.

소결온도로 500℃를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 B(500)이라 한다.A sintered body having a size of 14 mm x 17 mm x 9 mm, i.e., a thermoelectric material, was prepared in the same manner as in Example 3, except that the sintering temperature was 500 占 폚. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material B (500).

실시예 5: 105 ㎛ 초과 150 ㎛ 이하 범위 크기의 분말 및 소결온도 450℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Example 5: Fabrication of a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using a powder having a size in the range of more than 105 μm and not more than 150 μm and a sintering temperature of 450 ° C.

상기 분쇄단계에서 상기 파쇄된 잉곳을 볼밀을 이용하여 10시간 동안 분쇄하여 105 ㎛ 초과 150 ㎛ 이하 범위 크기의 분말을 얻은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 C(450)이라 한다.In the same manner as in Example 1 except that the crushed ingot was pulverized for 10 hours using a ball mill to obtain a powder having a size in a range of more than 105 탆 and not more than 150 탆, Sized sintered body, that is, a thermoelectric material was prepared. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material C (450).

실시예 6: 105 ㎛ 초과 150 ㎛ 이하 범위 크기의 분말 및 소결온도 500℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Example 6: Fabrication of a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using a powder having a size ranging from more than 105 μm to 150 μm or less and a sintering temperature of 500 ° C.

소결온도로 500℃를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 C(500)이라 한다.A sintered body having a size of 14 mm x 17 mm x 9 mm, i.e., a thermoelectric material, was prepared in the same manner as in Example 5, except that the sintering temperature was 500 占 폚. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material C (500).

비교예 1: 150 ㎛ 초과 범위 크기의 분말 및 소결온도 500℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Comparative Example 1: Fabrication of p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using powders having a size exceeding 150 μm and sintering temperature of 500 ° C.

상기 분쇄단계에서 상기 파쇄된 잉곳을 볼밀을 이용하여 10시간 동안 분쇄하여 150 ㎛ 초과 범위 크기의 분말을 얻은 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 D(500)이라 한다.The sintered compact having a size of 14 mm x 17 mm x 9 mm was produced in the same manner as in Example 2, except that the crushed ingot was pulverized for 10 hours using a ball mill to obtain powder having a size exceeding 150 mu m. That is, a thermoelectric material. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material D (500).

비교예 2: 45 ㎛ 내지 105 ㎛ 범위 크기의 분말 및 소결온도 400℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Comparative Example 2: Fabrication of a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using powders having a size ranging from 45 μm to 105 μm and a sintering temperature of 400 ° C.

소결온도로 400℃를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 B(400)이라 한다.A sintered body having a size of 14 mm x 17 mm x 9 mm, that is, a thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the sintering temperature was 400 占 폚. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material B (400).

비교예 3: 45 ㎛ 내지 105 ㎛ 범위 크기의 분말 및 소결온도 550℃를 이용한 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조Comparative Example 3: Fabrication of a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material using powders having a size ranging from 45 μm to 105 μm and a sintering temperature of 550 ° C.

소결온도로 550℃를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 14 ㎜×17 ㎜×9 ㎜ 크기의 소결체, 즉 열전재료를 제조하였다. 이하 이를 열전재료 B(550)이라 한다.A sintered body having a size of 14 mm x 17 mm x 9 mm, i.e., a thermoelectric material, was prepared in the same manner as in Example 3, except that the sintering temperature was 550 占 폚. Hereinafter, this is referred to as thermoelectric material B (550).

시험예 1: 상기 제조한 열전재료의 결정구조 및 이방성 분석Test Example 1: Crystal structure and anisotropy analysis of the thermoelectric material prepared above

상기 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조한 열전재료의 결정구조 및 이방성 분석을 위해, 냉간가압방향에 수직인 방향과 수평인 방향의 단면을 XRD 스펙트럼으로 관찰하였다. 상기 열전재료 A(500), B(500) 및 C(500)의 냉간가압방향과 수평한 면으로부터 얻은 XRD 스펙트럼을 도 3에, 냉간가압방향과 수직한 면으로부터 얻은 XRD 스펙트럼을 도 4에 나타낸다. For the crystal structure and anisotropy analysis of the thermoelectric materials prepared in Examples 1 to 6, X-ray diffraction (XRD) spectroscopy was used to observe cross-sections perpendicular to the cold pressing direction and in a horizontal direction. An XRD spectrum obtained from a plane parallel to the cold pressing direction of the thermoelectric materials A 500, B 500 and C 500 is shown in Fig. 3, and an XRD spectrum obtained from a plane perpendicular to the cold pressing direction is shown in Fig. .

도 4에 있는 (0 0 6), (0 0 15) 및 (0 0 18) 피크의 강도는 도 3의 동일한 피크의 강도보다 훨씬 크고, 도 4에는 도 3에는 나타나지 않은 (0 0 9) 및 (0 0 21) 피크가 나타남을 확인할 수 있다. 이는 상기 제조한 열전재료가 능면체 결정구 조를 가지며 이방성을 가짐을 의미하고, 이로 인해 우수한 열전 특성을 가질 수 있음을 나타낸다. The intensity of the (0 0 6), (0 0 15) and (0 0 18) peaks in FIG. 4 is much greater than the intensity of the same peak in FIG. 3, (0 0 21) peaks can be confirmed. This means that the prepared thermoelectric material has a rhombohedral crystal structure and has anisotropy, and thus has excellent thermoelectric properties.

상기 열전재료 A(450), B(450) 및 C(450)의 XRD 스펙트럼도 상기 열전재료 A(500), B(500) 및 C(500)의 XRD 스펙트럼과 동일한 경향을 나타낸다.The XRD spectra of the thermoelectric materials A 450, B 450 and C 450 show the same tendency as the XRD spectra of the thermoelectric materials A 500, B 500 and C 500.

시험예 2: 상기 제조한 열전재료의 미세구조 및 밀도 분석Test Example 2: Microstructure and density analysis of the thermoelectric material prepared above

상기 제조한 열전재료의 파단면의 미세구조를 SEM으로 분석하였다.The microstructure of the fracture surface of the thermoelectric material was analyzed by SEM.

열전재료 A(500), B(500) 및 C(500)의 파단면의 SEM 이미지를 도 5에 나타낸다. 또한, 열전재료 D(500)의 파단면의 SEM 이미지를 도 6에 나타낸다.SEM images of the fracture surfaces of the thermoelectric materials A 500, B 500 and C 500 are shown in Fig. 6 shows an SEM image of the fracture surface of the thermoelectric material D (500).

도 5에 나타난 바와 같이, 열전재료 A(500), B(500) 및 C(500)의 결정립은 층상구조를 이루는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, it can be seen that the crystal grains of the thermoelectric materials A 500, B 500 and C 500 have a layered structure.

도 6에 나타난 바와 같이, 열전재료 D(500)의 결정립은 미세한 층상구조를 이루지 않으며, 큰 기공을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 후술하는 바에 의하면, 상기 열전재료 D(500)은 그에 존재하는 큰 기공 및 큰 기공도로 인하여 전기 전도도가 낮았고, 이에 따라 열전재료 D(500)의 기계적 성질 및 열전성능은 열전재료 A(500), B(500) 및 C(500)에 비해 현저히 불량하였다.As shown in FIG. 6, it can be seen that the crystal grains of the thermoelectric material D (500) do not form a fine layered structure and have large pores. The thermal conductivity of the thermoelectric material D 500 is low due to the large pores and large pores present in the thermoelectric material D 500, B (500) and C (500).

이로써, 분쇄된 분말의 크기가 열전재료의 미세구조 및 성능에 크게 영향을 미침을 확인할 수 있다.Thus, it can be confirmed that the size of the pulverized powder significantly affects the microstructure and performance of the thermoelectric material.

450℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 결정립의 크기는 500℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 결정립의 크기보다 작았다. 또한, 500℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 밀도는 450℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 밀도보다 작았다. 이는 소결온도가 증가함에 따라 Te의 휘발이 촉진되기 때문이다.The size of the grain of the thermoelectric material produced at the sintering temperature of 450 ° C was smaller than that of the thermoelectric material produced at the sintering temperature of 500 ° C. In addition, the density of the thermoelectric material produced at the sintering temperature of 500 캜 was smaller than that of the thermoelectric material produced at the sintering temperature of 450 캜. This is because the volatilization of Te is accelerated as the sintering temperature is increased.

상기 제조한 열전재료의 밀도 D(g/㎤)는 시료를 액체 파라핀 용액에 침적하여 방수처리한 후 아르키메데스의 원리를 이용하여 측정하였으며, 하기 식:The density D (g / cm 3) of the thermoelectric material was measured by using Archimedes' principle after immersing the sample in a liquid paraffin solution,

Figure 112008078342769-pat00001
Figure 112008078342769-pat00001

(상기 식에서, A는 시료의 무게(g), B는 방수처리한 시료의 무게(g), C는 방수 처리한 시료의 수중에서의 무게(g), ρ는 시험온도(상온)에서의 물의 밀도(g/㎤)이다.)C is the weight (g) in water of the waterproofed sample, and ρ is the weight of the water at the test temperature (room temperature). In the equation, A is the weight of the sample in grams, B is the weight of the water- Density (g / cm &lt; 3 &gt;).

을 이용하여 산출하였다..

상기 450℃의 소결온도 또는 500℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 상대밀도를 하기 표 1에 나타낸다.The relative densities of the thermoelectric materials produced at the sintering temperature of 450 캜 or at the sintering temperature of 500 캜 are shown in Table 1 below.

열전재료 A(450), A(500), B(450), B(500), C(450) 및 C(500)의 상대밀도The relative density of the thermoelectric materials A 450, A 500, B 450, B 500, C 450 and C 500 열전재료Thermoelectric material 상대밀도(%)Relative density (%) A(450)A (450) 7878 A(500)A (500) 7373 B(450)B (450) 8787 B(500)B (500) 8585 C(450)C (450) 8686 C(500)C (500) 8383

시험예 3: 상기 제조한 열전재료의 전기 전도도 분석Test Example 3: Electrical conductivity analysis of the thermoelectric material prepared above

4-프로브 테스터(four-probe tester)를 이용하여 전기 비저항 ρ를 측정한 후, 이를 이용하여 전기 전도도를 산출하였는데, 이 때 상기 제조한 열전재료를 정연마하여 3×3×12 ㎣의 크기로 만든 열전재료를 이용하였다.The electrical resistivity ρ was measured using a four-probe tester, and the electric conductivity was calculated using the measured resistivity. The thermoelectric material thus prepared was subjected to regular polishing to have a size of 3 × 3 × 12 μm Thermoelectric materials were used.

상기 비저항 ρ는 상기 정연마한 열전재료 양단의 전극을 통해서 전류 Ⅰ를 인가해 주고 2개의 프로브 사이의 강하전압 Vr을 측정한 후, 하기 식:The resistivity p is determined by applying a current I through the electrodes at both ends of the thermoelectric material and measuring a drop voltage V r between the two probes,

Figure 112008078342769-pat00002
Figure 112008078342769-pat00002

(상기 식에서, S는 열전재료의 단면적이고, L은 프로브의 간격이다.)(Where S is the cross-sectional area of the thermoelectric material and L is the spacing of the probe).

을 이용하여 구하였다..

열전 반도체는 전기 비저항이 매우 낮기 때문에 높은 Vr을 얻기 위해서는 전류밀도를 높여야 하지만, 열전 반도체에 인가되는 전류를 높이면 전극과 상기 열전재료의 접합부에 펠티어(Peltier) 열이 발생하여 상기 열전재료의 길이 방향으로 온도 구배가 생기게 되며, 이때 발생된 열기전력이 전압강하에 영향을 주게 되어 전기 비저항 측정 시 오차가 발생되므로, 펠티어 효과의 영향을 최소화하여야만 정밀한 측정이 가능하다. 따라서, 상기 열전재료 양단에 솔더(solder, 35Bi-65In)로 부착된 Pt선을 통하여 1초 미만의 시간 동안 10 ㎃의 전류를 흘리면서 전압강하량을 측정하는 고속반복 측정법을 사용하였다.Since the thermoelectric semiconductor has a very low electrical resistivity, it is necessary to increase the current density in order to obtain a high V r . However, when the current applied to the thermoelectric semiconductor is increased, Peltier heat is generated at the junction of the electrode and the thermoelectric material, And the thermal conductivity generated in this case affects the voltage drop, and an error occurs in the electrical resistivity measurement. Therefore, it is possible to perform precise measurement only by minimizing the influence of the Peltier effect. Therefore, a high-speed repeat measurement method was used in which a voltage drop was measured while passing a current of 10 mA through the Pt wire attached with solder (35Bi-65In) at both ends of the thermoelectric material for less than 1 second.

상기 전기 전도도 분석 결과를 도 7에 나타낸다.The results of the electrical conductivity analysis are shown in Fig.

도 7에 나타난 바와 같이, 상기 500℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 전기 전도도는 450℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 전기 전도도보다 더 큼을 확인할 수 있다. 이는 상기 500℃의 소결온도에서 제조한 열전재료가 더 큰 정공 농도를 가지고 있기 때문인데, 더 높은 온도에서 더 큰 정공 농도를 가지는 것은 소결 동안에 Te의 휘발이 일어나고, 상기 휘발은 BiTe 및 SbTe와 같은 반구조적 결함(antistructural defect)을 형성하기 때문이다. 이로써 정공 농도와 전기 전도도 간의 상관관계를 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, the electrical conductivity of the thermoelectric material prepared at the sintering temperature of 500 ° C. is higher than that of the thermoelectric material prepared at the sintering temperature of 450 ° C. This is because the thermoelectric material prepared at the sintering temperature of 500 캜 has a larger hole concentration. At a higher temperature, a hole having a higher hole concentration causes the volatilization of Te during sintering, and the volatilization is caused by Bi Te and Sb Te As well as the formation of antistructural defects. This confirms the correlation between hole concentration and electrical conductivity.

또한 전기 전도도는 분쇄된 분말의 크기에 크게 영향을 받는 것을 확인할 수 있다. 상기 제조한 열전재료 A는 정공 농도가 가장 낮기 때문에, 상기 제조한 열전재료 B 및 C에 비해 전기 전도도가 낮았다. 낮은 정공 농도는 분말 표면 상에 형성된 산소때문으로 생각된다. 즉, 산소가, [O2]1/2의 비로 존재하고 있는 Te 원자를 치환함으로써, 산소는 Bi-Te계 열전재료의 전자 농도를 증가시키고, 이는 정공 농도를 감소시킨다. 상기 제조한 열전재료 B는 높은 정공 농도 및 낮은 기공도를 갖기 때문에, 상기 제조한 열전재료 C보다 높은 전기 전도도를 가진다.It can be also seen that the electrical conductivity is greatly influenced by the size of the pulverized powder. The prepared thermoelectric material A had the lowest hole concentration, and thus had a lower electrical conductivity than the thermoelectric materials B and C prepared above. Low hole concentration is believed to be due to oxygen formed on the powder surface. That is, oxygen replaces Te atoms present at a ratio of [O 2 ] 1/2 , thereby increasing the electron concentration of the Bi-Te-based thermoelectric material, which decreases the hole concentration. Since the prepared thermoelectric material B has a high hole concentration and a low porosity, it has a higher electric conductivity than the thermoelectric material C prepared above.

홀계수 데이터로부터 산출한 상기 제조한 열전재료의 정공 농도 및 홀 이동도(Hall mobility)를 하기 표 2에 나타낸다.The hole concentration and hole mobility of the thermoelectric material produced from the hole coefficient data are shown in Table 2 below.

열전재료 A(450), A(500), B(450), B(500), C(450) 및 C(500)의 정공 농도 및 홀 이동도 The hole concentration and hole mobility of the thermoelectric materials A 450, A 500, B 450, B 500, C 450 and C 500 열전재료Thermoelectric material 정공 농도(m-3)Hole concentration (m -3 ) 홀 이동도(㎡/s·V)Hole mobility (m 2 / s · V) A(450)A (450) 0.439×1025 0.439 x 10 25 5.182×10-2 5.182 × 10 -2 A(500)A (500) 0.617×1025 0.617 x 10 25 4.120×10-2 4.120 x 10 -2 B(450)B (450) 0.770×1025 0.770 × 10 25 4.635×10-2 4.635 × 10 -2 B(500)B (500) 1.059×1025 1.059 × 10 25 3.604×10-2 3.604 × 10 -2 C(450)C (450) 0.677×1025 0.677 × 10 25 4.731×10-2 4.731 × 10 -2 C(500)C (500) 0.899×1025 0.899 × 10 25 4.079×10-2 4.079 x 10 -2

시험예 4: 상기 제조한 열전재료의 열전능(Seebeck coefficient) 분석Test Example 4: Seebeck coefficient analysis of the thermoelectric material prepared above

열전능의 분석은 상기 제조한 열전재료를 정연마하여 5×5×5 ㎣의 크기로 만든 열전재료를 이용하여 행하였다.The thermal conductivity was analyzed using a thermoelectric material having a size of 5 x 5 x 5 mm by subjecting the thermoelectric material prepared above to normal polishing.

상기 5×5×5 ㎣ 크기로 만든 열전재료의 양단에 온도차를 부여하여 발생하는 기전력을 측정한 후, 하기 식:After measuring the electromotive force generated by applying a temperature difference to both ends of the thermoelectric material having the size of 5 x 5 x 5 mm,

Figure 112008078342769-pat00003
Figure 112008078342769-pat00003

(상기 식에서, ΔV는 가해준 온도차에 의해 발생된 상기 제조한 열전재료 양단의 기전력차이며, ΔT는 상기 제조한 열전재료 양단의 온도차이고, αCu는 상온에서 Cu의 절대 열전능으로 약 -2㎶/K이다.)DELTA V is the difference in electromotive force between both ends of the thermoelectric material produced by the applied temperature difference, DELTA T is the temperature difference between both ends of the thermoelectric material prepared above, and? Cu is about -2 ㎶ / K.)

으로 상기 제조한 열전재료의 열전능을 산출하였다. 그 결과를 도 8에 나타낸다.The thermoelectric performance of the thermoelectric material was calculated. The results are shown in Fig.

상기 제조한 열전재료 모두에서 열전능이 양의 부호를 가지는데, 이는 전기전도를 일으키는 전하가 정공임을 의미한다. 상기 제조한 열전재료의 열전능은 정공 농도에 크게 영향을 받았음을 확인할 수 있다. 열전재료 A(450)이 가장 낮은 정공 농도에 기인하여 가장 큰 열전능을 나타냈다. 또한, 500℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 열전능이 450℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 열전능보다 더 작음을 확인할 수 있다.In all of the thermoelectric materials prepared above, the thermal conductivity has a positive sign, which means that the charge causing electric conduction is positive. It can be confirmed that the thermoelectric performance of the thermoelectric material produced was greatly influenced by the hole concentration. Thermoelectric material A (450) exhibited the highest thermal conductivity due to the lowest hole concentration. It is also confirmed that the thermal conductivity of the thermoelectric material produced at a sintering temperature of 500 ° C is smaller than that of a thermoelectric material produced at a sintering temperature of 450 ° C.

상기 제조한 열전재료의 열전능 α는 하기 식:The thermoelectric power? Of the thermoelectric material produced is represented by the following formula:

Figure 112008078342769-pat00004
Figure 112008078342769-pat00004

(상기 식에서, κB는 볼츠만 상수, e는 전하, r은 산란인자(격자산란의 경우는 r=0이며, 불순물 산란의 경우는 r=2임), m*는 유효질량, h는 플랑크 상수, nc는 전하 농도이다.)(Wherein, κ B is Boltzmann's constant, e is the charge, r is the case of the scatter factor (lattice scattering is r = 0, if the impurity scattering is r = 2 Im), m * is the effective mass, h is Planck's constant , and n c is the charge concentration.)

으로 나타낼 수 있다..

상기 식은 열전능 α가 전하 농도와 산란인자 r에 크게 영향을 받는다는 것을 나타낸다. 열전재료 C는 비교적 낮은 정공 농도를 갖음에도 불구하고, 열전재료 C의 열전능은 열전재료 B의 열전능보다 작았다. 이는 열전재료 C의 산란인자 값이 열전재료 B의 산란인자 값보다 작음을 암시한다.The above equation shows that the thermoelectric power a is greatly influenced by the charge concentration and the scattering factor r. The thermal conductivity of thermoelectric material C was smaller than that of thermoelectric material B, although the thermoelectric material C had a relatively low hole concentration. This implies that the scattering factor value of the thermoelectric material C is smaller than the scattering factor value of the thermoelectric material B.

시험예 5: 상기 제조한 열전재료의 열 전도도 분석Test Example 5: Thermal conductivity analysis of the thermoelectric material prepared above

상기 제조한 열전재료의 열 전도도를 측정하였다. 열 전도도의 측정은 상기 제조한 열전재료를 정연마하여 5×5×5 ㎣의 크기로 만든 열전재료를 이용하여 행하였으며, Bi2Te3계 열전재료의 열 전도도와 유사한 열 전도도를 가지는 투명 SiO2(1.36W/mK)를 표준시료로 이용한 정적비교법(static comparative method)을 이용하여 행하였다. 이 경우 대류에 의한 영향을 최소화하기 위하여 5×10-5 torr의 진공하에서 측정하였고, 열전대로 빠져나가는 열을 차단하기 위해 직경 75 ㎛의 얇은 열전대를 사용하였다. 그 결과를 도 9에 나타낸다. The thermal conductivity of the thermoelectric material was measured. The thermal conductivity was measured using a thermoelectric material having a size of 5 x 5 x 5 mm by subjecting the thermoelectric material prepared above to normal polishing, and a transparent SiO 2 having a thermal conductivity similar to the thermal conductivity of the Bi 2 Te 3 thermoelectric material 2 (1.36 W / mK) was used as a standard sample using a static comparative method. In this case, it was measured under vacuum of 5 × 10 -5 torr in order to minimize the effect of convection, and a thin thermocouple of 75 μm in diameter was used to block the heat escaping to the thermocouple. The results are shown in Fig.

열 전도도 κ는 전술한 전기 전도도와 비슷한 경향을 나타내며, 열 전도도의 크기는 열전재료 B > 열전재료 C > 열전재료 A의 순서를 나타내고, 500℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 열 전도도가 450℃의 소결온도에서 제조한 열전재료의 열 전도도보다 더 큼을 확인할 수 있다.The thermal conductivity κ shows a tendency similar to the above-mentioned electric conductivity, and the magnitude of the thermal conductivity indicates the order of the thermoelectric material B> the thermoelectric material C> the thermoelectric material A, and the thermal conductivity of the thermoelectric material manufactured at the sintering temperature of 500 ° C. is 450 Which is higher than the thermal conductivity of the thermoelectric material prepared at sintering temperature of.

열 전도도 κ는 전자 열 전도도 κel과 포논 열 전도도 κph로 구성되어 있다. 즉, κ = κel + κph로 표시할 수 있으며, 이에 대하여는 도 10에 나타낸다. Thermal conductivity κ consists of electron thermal conductivity κ el and phonon thermal conductivity κ ph . That is, κ = κ el + κ ph can be expressed as shown in FIG.

상기 κel은 위드만-프란츠(Wiedemann-Franz) 법칙에 의해서 하기 식:The above-mentioned κ el is represented by the following formula by Wiedemann-Franz law:

Figure 112008078342769-pat00005
Figure 112008078342769-pat00005

(상기 식에서, L0는 로렌츠 수이며, ρ는 전기 비저항이다.)(Where L 0 is the Lorentz number and? Is the electrical resistivity).

으로 표현할 수 있다..

κel은 열 전도도 κ 중 전하 이동과 관련된 인자이고, 전기 전도도에 비례한다. κph는 전하 농도 nc에 영향을 받지 않고, 포논산란에 크게 영향을 받는다. Bi2Te3계 열전재료의 경우 전하 농도 nc가 약 1025 m-3일 때, κph는 전체 열 전도도 κ의 약 75%의 기여도를 가진다.κ el is a factor related to charge transfer in thermal conductivity κ and is proportional to electrical conductivity. κ ph is not influenced by the charge concentration n c and is greatly affected by phonon scattering. For a Bi 2 Te 3 thermoelectric material, when the charge concentration n c is about 10 25 m -3 , κ ph has a contribution of about 75% of the total thermal conductivity κ.

시험예 6: 상기 제조한 열전재료의 성능지수(figure of merit) 분석Test Example 6: Analysis of the figure of merit of the thermoelectric material prepared above

상기 시험예들에서 측정한 데이터들을 이용하여 상기 제조한 열전재료의 성능지수 Z를 산출하였다. 그 결과를 도 11에 나타낸다.The performance index Z of the thermoelectric material was calculated using the data measured in the above test examples. The results are shown in Fig.

성능지수 Z는 하기 식:The figure of merit Z is given by the formula:

Figure 112008078342769-pat00006
Figure 112008078342769-pat00006

(상기 식에서, α는 열전능이고, σ는 전기 전도도이며, κ는 열 전도도이다.)Where? Is the thermal conductivity,? Is the electrical conductivity, and? Is the thermal conductivity.

으로 나타낼 수 있다..

에너지변환 시스템이 높은 열전 효율을 얻기 위해서는 큰 성능지수를 가지는 열전재료가 필요하며, 큰 성능지수의 열전재료를 얻기 위해서는 상기 성능지수 Z의 식에서 나타난 바와 같이 열전능과 전기 전도도의 값이 크고, 열 전도도의 값이 작아야 한다. In order to obtain high thermoelectric efficiency, a thermoelectric material having a large figure of merit is required to obtain a high thermoelectric efficiency. In order to obtain a thermoelectric material having a high figure of merit, the value of thermoelectric power and electric conductivity is large, The value of conductivity should be small.

도 11에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 열전재료는 큰 성능지수 값을 가지며, 특히 열전재료 B(450)가 가장 큰 성능지수를 가짐을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에 따라 제조된 열전재료가 기존의 통상적인 제조방법에 의해 제조된 열전재료보다 우수한 성능을 가짐을 나타낸다.As shown in FIG. 11, it can be seen that the thermoelectric material according to the present invention has a large figure of merit, and in particular, the thermoelectric material B (450) has the largest figure of merit. This indicates that the thermoelectric material manufactured according to the present invention has better performance than the thermoelectric material produced by the conventional manufacturing method.

반면, 상기 비교예 2 및 3에서 제조된 열전재료 B(400) 및 B(550)의 성능지수는 1.72 × 10-3/K 및 1.83 × 10-3/K이었다. 즉 열전재료 B(400) 및 B(550)은 본 발명에 따른 열전재료에 비하여 상당히 작은 성능지수 값을 가진다.On the other hand, the performance indexes of the thermoelectric materials B (400) and B (550) prepared in Comparative Examples 2 and 3 were 1.72 10 -3 / K and 1.83 10 -3 / K, respectively. That is, the thermoelectric materials B 400 and B 550 have a significantly smaller figure of merit than the thermoelectric material according to the present invention.

이로써 소결온도가 열전재료의 성능지수에 크게 영향을 미침을 확인할 수 있다.As a result, it can be seen that the sintering temperature greatly influences the performance index of the thermoelectric material.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 석영관 내의 잉곳을 나타내는 사진이다.1 is a photograph showing an ingot in a quartz tube manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(450)(도 2(a)), B(450)(도 2(b)) 및 C(450)(도 2(c))을 나타낸 사진이다.2 (a), B 450 (FIG. 2 (b), and C 450 (FIG. 2 (c)), thermoelectric material A 450 FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(500)(도 3(a)), B(500)(도 3(b)) 및 C(500)(도 3(c))의 냉간가압방향과 수평한 면으로부터 얻은 XRD 스펙트럼이다.3 (a), B (500) (Fig. 3 (b), and 500 (Fig. 3 (c)) thermoelectric materials A And the XRD spectrum obtained from the horizontal plane of the cold pressing direction.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(500)(도 4(a)), B(500)(도 4(b)) 및 C(500)(도 4(c))의 냉간가압방향과 수직한 면으로부터 얻은 XRD 스펙트럼이다.4 (a), B (500) (Fig. 4 (b), and 500 (Fig. 4 (c)) thermoelectric materials A Is an XRD spectrum obtained from a plane perpendicular to the cold pressing direction.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(500)(도 5(a)), B(500)(도 5(b)) 및 C(500)(도 5(c))의 파단면의 SEM 이미지이다.5 (a), B (500) (FIG. 5 (b), and 500 (FIG. 5 (c)) thermoelectric materials A Fig.

도 6은 비교예 1에 따라 제조된 열전재료 D(500)의 파단면의 SEM 이미지이다.6 is an SEM image of the fracture surface of the thermoelectric material D (500) produced according to Comparative Example 1. Fig.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(450) 및 A(500)(도 7(a)), B(450) 및 B(500)(도 7(b)),및 C(450) 및 C(500)(도 7(c))의 전기 전도도를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a schematic view of a thermoelectric material A 450 and A 500 (FIG. 7 (a)), B 450 and B 500 (FIG. 7 (b)), C (450) and C (500) (Fig. 7 (c)).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(450) 및 A(500)(도 8(a)), B(450) 및 B(500)(도 8(b)),및 C(450) 및 C(500)(도 8(c))의 열전능을 나타 낸 그래프이다.8 shows a thermoelectric material A 450 and A 500 (FIG. 8 (a)), B 450 and B 500 (FIG. 8 (b)), C (450) and C (500) (Fig. 8 (c)).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(450) 및 A(500)(도 9(a)), B(450) 및 B(500)(도 9(b)),및 C(450) 및 C(500)(도 9(c))의 열 전도도를 나타낸 그래프이다.9 shows the thermoelectric material A 450 and A 500 (Fig. 9 (a)), B 450 and B 500 (Fig. 9 (b)), C 450 and C 500 (Fig. 9 (c)).

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(450) 및 A(500)(도 10(a)), B(450) 및 B(500)(도 10(b)),및 C(450) 및 C(500)(도 10(c))의 열 전도도 κ, κel, 및 κph를 나타낸 그래프이다.10 shows the thermoelectric materials A 450 and A 500 (FIG. 10 (a)), B 450 and B 500 (FIG. 10 (b)), K el , and kappa ph of C (450) and C (500) (Fig. 10 (c)).

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전재료 A(450) 및 A(500)(도 11(a)), B(450) 및 B(500)(도 11(b)),및 C(450) 및 C(500)(도 11(c))의 성능지수를 나타낸 그래프이다.11 shows the thermoelectric material A 450 and A 500 (FIG. 11 (a)), B 450 and B 500 (FIG. 11 (b)), C (450) and C (500) (Fig. 11 (c)).

Claims (15)

Bi, Sb 및 Te를 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)의 조성에 맞도록 칭량하여 혼합하고, 관에 장입한 후 진공봉입하는 진공봉입단계;Bi, Sb and Te are weighed and mixed so as to conform to the composition of Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 < x < 2), charged into a tube, and then vacuum-sealed; 상기 진공봉입단계를 거쳐 봉입된 관을 로에 투입하여 교반한 후, 노냉하여 잉곳을 제조하는 잉곳제조단계;An ingot manufacturing step of putting the tube sealed through the vacuum filling step into the furnace and stirring the mixture, and then cooling the furnace to produce an ingot; 상기 잉곳제조단계에서 제조된 잉곳을 파쇄하는 파쇄단계;A crushing step of crushing the ingot produced in the ingot manufacturing step; 상기 파쇄단계를 거쳐 파쇄된 분말을 45 ㎛ 내지 105 ㎛의 크기로 분쇄하는 분쇄단계;A pulverizing step of pulverizing the pulverized powder through the pulverizing step to a size of 45 mu m to 105 mu m; 상기 분쇄단계를 거쳐 얻어진 분말을 10-3 torr 이하의 진공 중에서 40 ㎫ 내지 120 ㎫의 압력으로 냉간가압성형한 후, 450℃ 내지 500℃의 온도로 가열 및 유지하여 소결하는 소결단계를 포함하는 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.And a sintering step of cold-pressing the powder obtained through the pulverizing step in a vacuum of 10 -3 torr or less under a pressure of 40 MPa to 120 MPa and then heating and holding at a temperature of 450 ° C to 500 ° C for sintering. Type Bi-Sb-Te based thermoelectric material. Bi, Sb 및 Te를 BixSb2-xTe3(상기 식에서, x는 0 < x < 2임)의 조성에 맞도록 칭량하여 혼합하고, 제1관에 장입한 후 진공봉입하는 진공봉입단계;Bi, Sb and Te are weighed and mixed so as to conform to the composition of Bi x Sb 2-x Te 3 (where x is 0 <x <2), charged into a first tube, and vacuum- ; 상기 진공봉입단계를 거쳐 봉입된 제1관을 로에 투입하여 교반한 후, 노냉하여 잉곳을 제조하는 잉곳제조단계;An ingot production step of charging the first pipe sealed through the vacuum filling step into the furnace and stirring the mixture, and then cooling the furnace to produce an ingot; 상기 잉곳제조단계에서 제조된 잉곳을 파쇄하는 파쇄단계;A crushing step of crushing the ingot produced in the ingot manufacturing step; 상기 파쇄단계를 거쳐 파쇄된 분말을 45 ㎛ 내지 105 ㎛의 크기로 분쇄하는 분쇄단계;A pulverizing step of pulverizing the pulverized powder through the pulverizing step to a size of 45 mu m to 105 mu m; 상기 분쇄단계를 거쳐 얻어진 분말을 제2관에 장입하고, 수소를 주입하여 봉입한 후, 가열 및 유지하여 어닐링하는 어닐링단계; 및An annealing step of charging the powder obtained through the pulverizing step into the second tube, filling and filling with hydrogen, and then heating and holding and annealing; And 상기 어닐링단계를 거친 분말을 10-3 torr 이하의 진공 중에서 40 ㎫ 내지 120 ㎫의 압력으로 냉간가압성형한 후, 450℃ 내지 500℃의 온도로 가열 및 유지하여 소결하는 소결단계를 포함하는 p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.And a sintering step of cold-pressing the powder subjected to the annealing step in a vacuum of 10 -3 torr or less under a pressure of 40 MPa to 120 MPa and then heating and holding it at a temperature of 450 ° C to 500 ° C for sintering, A method for manufacturing a Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제1항 또는 제2항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 관, 제1관 및 제2관은 석영관, 실리카관, 또는 파이렉스관인The tube, the first tube and the second tube may be quartz tubes, silica tubes, or pyrex tubes p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제1항 또는 제2항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 잉곳제조단계는 700℃ 내지 750℃에서 1시간 내지 5시간 동안 교반한 후, 노냉하는 단계인The ingot manufacturing step is a step of stirring the ingot at 700 ° C. to 750 ° C. for 1 hour to 5 hours, p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제1항 또는 제2항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 로는 락킹로인In the above, p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제1항 또는 제2항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 파쇄단계는 불활성 분위기의 글로브 박스에서 유발을 이용하여 파쇄하는 단계인The step of crushing is a step of crushing in an inert atmosphere in a glove box using induction p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 불활성 분위기는 질소 분위기인The inert atmosphere is a nitrogen atmosphere p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 유발은 알루미나 유발 또는 지르코니아 유발인The induction may be an alumina-induced or zirconia-induced p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제1항 또는 제2항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 분쇄단계는 유성밀 또는 볼밀을 이용하여 분쇄하는 단계인The pulverizing step is a step of pulverizing using a planetary mill or a ball mill p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 어닐링단계는 상기 분쇄단계를 거쳐 얻어진 분말이 장입된 제2관에 수소를 200 torr 내지 500 torr로 주입하여 봉입하고, 340℃ 내지 400℃에서 10시간 내지 15시간 동안 유지하는 단계인In the annealing step, hydrogen is injected into the second tube filled with the powder obtained through the pulverization step at a pressure of 200 torr to 500 torr and maintained at 340 to 400 ° C for 10 to 15 hours p형 Bi-Sb-Te계 열전재료의 제조방법.A method for producing a p-type Bi-Sb-Te thermoelectric material. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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KR101300141B1 (en) * 2011-08-11 2013-08-26 재단법인대구경북과학기술원 Method for synthesizing a BixSb2-xTe3 thermoelectric nanocompound and the thermoelectric nanocompound thereof
KR20190049016A (en) 2017-11-01 2019-05-09 한국전기연구원 Crystal oriented chalcogenide thermoelectric materials using tape casting method and manufacturing method thereof
KR20200132231A (en) 2019-05-16 2020-11-25 한국전력공사 Method for fabricating thermoelectric element and thermoelectric element and thermoelectric module made thereby
KR20210057539A (en) 2019-11-12 2021-05-21 한국전기연구원 Anisotropic Thermoelectric Material Composition for Tape Casting Process

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101952358B1 (en) * 2011-10-31 2019-02-26 엘지이노텍 주식회사 The thermoelectric device having improved thermoelectric characteristics
KR101455713B1 (en) * 2013-04-23 2014-11-04 한국과학기술연구원 Method of preparing high performance thermoelectric materials using cold working
KR101473750B1 (en) 2013-04-30 2014-12-18 재단법인대구경북과학기술원 Fabrication method for synthesizing a Bi2TeySe3-y thermoelectric nanocompound and thermoelectric nanocompound thereby
KR101473751B1 (en) 2013-04-30 2014-12-18 재단법인대구경북과학기술원 Fabrication method for synthesizing a BixSb2-xTe3 thermoelectric nanocompound and thermoelectric nanocompound thereby
KR101685659B1 (en) 2015-03-20 2016-12-13 한국기계연구원 Preparation method of high density thermoelectric materials

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1056210A (en) 1996-08-08 1998-02-24 Aisin Seiki Co Ltd Thermoelectric semiconductor sintered element and production thereof
JP2000138399A (en) * 1998-07-27 2000-05-16 Komatsu Ltd Thermoelectric semiconductor material, thermoelectric device, manufacture of them, and manufacturing apparatus of the thermoelectric semiconductor material
KR100727391B1 (en) * 2005-12-20 2007-06-12 한국생산기술연구원 Method for manufacturing bi-te based thermoelectric materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1056210A (en) 1996-08-08 1998-02-24 Aisin Seiki Co Ltd Thermoelectric semiconductor sintered element and production thereof
JP2000138399A (en) * 1998-07-27 2000-05-16 Komatsu Ltd Thermoelectric semiconductor material, thermoelectric device, manufacture of them, and manufacturing apparatus of the thermoelectric semiconductor material
KR100727391B1 (en) * 2005-12-20 2007-06-12 한국생산기술연구원 Method for manufacturing bi-te based thermoelectric materials

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101300141B1 (en) * 2011-08-11 2013-08-26 재단법인대구경북과학기술원 Method for synthesizing a BixSb2-xTe3 thermoelectric nanocompound and the thermoelectric nanocompound thereof
KR20190049016A (en) 2017-11-01 2019-05-09 한국전기연구원 Crystal oriented chalcogenide thermoelectric materials using tape casting method and manufacturing method thereof
KR20200132231A (en) 2019-05-16 2020-11-25 한국전력공사 Method for fabricating thermoelectric element and thermoelectric element and thermoelectric module made thereby
KR20210096047A (en) 2019-05-16 2021-08-04 한국전력공사 Method for fabricating thermoelectric element and thermoelectric element and thermoelectric module made thereby
KR20210133944A (en) 2019-05-16 2021-11-08 한국전력공사 Method for fabricating thermoelectric element and thermoelectric element and thermoelectric module made thereby
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