KR101614063B1 - New compound semiconductors and their application - Google Patents

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KR101614063B1
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권오정
고경문
김태훈
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 열전 재료 등의 용도로 사용될 수 있는 신규한 화합물 반도체 및 그 활용을 개시한다. 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 다음의 화학식 1과 같이 표시될 수 있다.
<화학식 1>
[Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z][Cu2 + cSe]d
상기 화학식 1에서, M은 Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고, Q1 및 Q2는 S, Te, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이며, T는 전이금속원소 중 선택된 어느 하나 또는 2종 이상의 원소이고, 0≤x<1, 0≤w≤1, 0.2<a<1.5, 0≤y<1.5, 0.2<b<1.5, 0≤z<1.5, -1<c<1, 0<d이다.
The present invention discloses a novel compound semiconductor which can be used for a thermoelectric material or the like and its application. The compound semiconductor according to the present invention can be represented by the following chemical formula (1).
&Lt; Formula 1 >
[Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Se y b Q1 - Q2 z z] [Cu 2 Se + c] d
Wherein M is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As and Sb Wherein Q1 and Q2 are any one or two or more elements selected from the group consisting of S, Te, As, and Sb, T is any one or two or more elements selected from the transition metal elements, and 0 1, 0? W? 1, 0.2 <a <1.5, 0? Y <1.5, 0.2 <b <1.5, 0? Z <1.5, -1 <c <1, 0 <d.

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Figure 112014095123212-pat00007

Description

신규한 화합물 반도체 및 그 활용 {New compound semiconductors and their application}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel compound semiconductors,

본 발명은 열전 재료, 태양 전지 등 다양한 용도로 사용될 수 있는 신규한 화합물 반도체 물질 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a novel compound semiconductor material which can be used for various applications such as a thermoelectric material and a solar cell, a method for producing the same, and a use thereof.

화합물 반도체는 실리콘이나 게르마늄과 같은 단일 원소가 아닌 2종 이상의 원소가 결합되어 반도체로서 동작하는 화합물이다. 이러한 화합물 반도체는 현재 다양한 종류가 개발되어 다양한 분야에서 사용되고 있다. 대표적으로, 펠티어 효과(Peltier Effect)를 이용한 열전 변환 소자, 광전 변환 효과를 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등의 발광 소자와 태양 전지 등에 화합물 반도체가 이용될 수 있다.A compound semiconductor is a compound that is not a single element such as silicon or germanium but is operated as a semiconductor by combining two or more elements. Various kinds of compound semiconductors are currently being developed and used in various fields. Typically, a compound semiconductor can be used for a thermoelectric conversion element using a Peltier effect, a light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode using a photoelectric conversion effect, and a solar cell.

우선, 태양 전지는 자연에 존재하는 태양광 이외에 별도의 에너지원을 필요로 하지 않는다는 점에서 친환경적이므로, 미래의 대체 에너지원으로 활발히 연구되고 있다. 태양 전지는, 주로 실리콘의 단일 원소를 이용하는 실리콘 태양 전지와, 화합물 반도체를 이용하는 화합물 반도체 태양 전지, 그리고 서로 다른 밴드갭 에너지(bandgap energy)를 갖는 태양 전지를 둘 이상 적층한 적층형(tandem) 태양 전지 등으로 구별될 수 있다.First, solar cells are environmentally friendly in that they do not require a separate energy source in addition to sunlight existing in nature, and are being actively researched as a future alternative energy source. The solar cell is mainly composed of a silicon solar cell using a single element of silicon, a compound semiconductor solar cell using compound semiconductors, and a tandem solar cell in which two or more solar cells having different bandgap energies are stacked And the like.

이 중 화합물 반도체 태양 전지는, 태양광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하는 광흡수층에 화합물 반도체를 사용하는데, 특히 GaAs, InP, GaAlAs, GaInAs 등의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, CdS, CdTe, ZnS 등의 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, CuInSe2로 대표되는 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 등을 사용할 수 있다.Among them, a compound semiconductor solar cell uses a compound semiconductor for a light absorption layer which absorbs sunlight to generate an electron-hole pair. Particularly, III-V compound semiconductors such as GaAs, InP, GaAlAs and GaInAs, CdS, CdTe, II-VI compound semiconductors such as ZnS and the like, and I-III-VI compound semiconductors represented by CuInSe 2 .

태양 전지의 광흡수층은, 장기적인 전기, 광학적 안정성이 우수하고, 광전 변환 효율이 높으며, 조성의 변화나 도핑에 의해 밴드갭 에너지나 도전형을 조절하기가 용이할 것 등이 요구된다. 또한, 실용화를 위해서는 제조 비용이나 수율 등의 요건도 만족해야 한다. 그러나, 종래의 여러 화합물 반도체들은 이러한 요건들을 모두 함께 만족시키지는 못하고 있다.The photoabsorption layer of the solar cell is required to have excellent long-term electrical and optical stability, high photoelectric conversion efficiency, and easy control of the band gap energy or conduction type by a change in composition or doping. In addition, for commercialization, requirements such as manufacturing cost and yield must be satisfied. However, many conventional compound semiconductors fail to meet all of these requirements together.

또한, 열전 변환 소자는 열전 변환 발전이나 열전 변환 냉각 등에 적용될 수 있는데, 일반적으로는 N 타입 열전 반도체와 P 타입 열전 반도체가 전기적으로는 직렬로, 열적으로는 병렬로 연결되는 방식으로 구성된다. 이 중 열전 변환 발전은, 열전 변환 소자에 온도차를 둠으로써 발생하는 열기전력을 이용하여, 열 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 형태이다. 그리고, 열전 변환 냉각은, 열전 변환 소자의 양단에 직류 전류를 흘렸을 때, 양단에서 온도 차가 발생하는 효과를 이용하여, 전기 에너지를 열 에너지로 변환시키는 냉각 형태이다.The thermoelectric conversion element can be applied to thermoelectric conversion power generation, thermoelectric conversion cooling, and the like. In general, the N type thermoelectric semiconductor and the P type thermoelectric semiconductor are electrically connected in series and thermally connected in parallel. Among them, the thermoelectric conversion power generation is a type of power generation that converts thermal energy into electric energy by using the thermoelectric power generated by placing a temperature difference in the thermoelectric conversion element. The thermoelectric conversion cooling is a cooling type in which electric energy is converted into thermal energy by utilizing the effect that a temperature difference occurs at both ends when a direct current flows in both ends of the thermoelectric conversion element.

이러한 열전 변환 소자의 에너지 변환 효율은 대체로 열전 변환 재료의 성능 지수 값인 ZT에 의존한다고 할 수 있다. 여기서, ZT는 제벡(Seebeck) 계수, 전기 전도도 및 열 전도도 등에 따라 결정될 수 있는데, ZT값이 높을수록 성능이 우수한 열전 변환 재료라고 할 수 있다.It can be said that the energy conversion efficiency of such a thermoelectric conversion element is generally dependent on ZT, which is a figure of merit of the thermoelectric conversion material. Here, ZT can be determined according to Seebeck coefficient, electric conductivity and thermal conductivity, and it can be said that the higher the ZT value, the better the thermoelectric conversion material.

지금까지 많은 열전 변환 재료가 제안되고 있지만, 열전 변환 성능이 높은 열전 변환 재료가 충분히 마련되어 있다고는 볼 수 없는 실정이다. 특히, 최근에는 열전 변환 재료에 대한 적용 분야는 점차 확장되어 가고 있으며, 적용 분야마다 온도 조건이 달라질 수 있다. 그런데, 열전 변환 재료는 온도에 따라 열전 변환 성능이 달라질 수 있으므로, 각각의 열전 변환 재료는 해당 열전 변환 재료가 적용된 분야에서 열전 변환 성능이 최적화될 필요가 있다. 하지만, 아직까지, 다양하고 넓은 온도 범위에서 최적화된 성능을 갖는 열전 변환 재료가 제대로 마련되어 있다고는 볼 수 없다.Although a large number of thermoelectric conversion materials have been proposed so far, it can not be said that thermoelectric conversion materials having high thermoelectric conversion performance are sufficiently provided. In particular, recently, the field of application to thermoelectric conversion materials is gradually expanding, and temperature conditions may be different for each application field. However, since the thermoelectric conversion performance of the thermoelectric conversion material may vary depending on the temperature, the thermoelectric conversion performance of each thermoelectric conversion material needs to be optimized in the field to which the thermoelectric conversion material is applied. However, it can not be said that thermoelectric conversion materials having optimized performance over a wide and wide temperature range are properly prepared yet.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열전 변환 소자의 열전 변환 재료, 태양 전지 등과 같이 다양한 용도로 활용될 수 있고 열전 변환 성능이 우수한 화합물 반도체 물질과 그 제조 방법, 그리고 이를 이용한 열전 변환 소자나 태양 전지 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a compound semiconductor material which can be utilized for various purposes such as a thermoelectric conversion material of a thermoelectric conversion element and a solar cell, And a thermoelectric conversion element or a solar cell using the same.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명자는 화합물 반도체에 관한 거듭된 연구 끝에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 반도체를 합성하는데 성공하고, 이 화합물이 열전 변환 소자의 열전 변환 재료나 태양 전지의 광 흡수층 등에 사용될 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.In order to achieve the above object, the present inventor has succeeded in synthesizing a compound semiconductor represented by the following Chemical Formula 1 after repeated researches on compound semiconductors, and has succeeded in synthesizing the compound semiconductor in a thermoelectric conversion material of a thermoelectric conversion element, And thus the present invention has been completed.

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

[Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z][Cu2 + cSe]d [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Se y b Q1 - Q2 z z] [Cu 2 Se + c] d

상기 화학식 1에서, M은 Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고, Q1 및 Q2는 S, Te, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이며, T는 전이금속원소 중 선택된 어느 하나 또는 2종 이상의 원소이고, 0≤x<1, 0≤w≤1, 0.2<a<1.5, 0≤y<1.5, 0.2<b<1.5, 0≤z<1.5, -1<c<1, 0<d이다.Wherein M is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As and Sb Wherein Q1 and Q2 are any one or two or more elements selected from the group consisting of S, Te, As, and Sb, T is any one or two or more elements selected from the transition metal elements, and 0 1, 0? W? 1, 0.2 <a <1.5, 0? Y <1.5, 0.2 <b <1.5, 0? Z <1.5, -1 <c <1, 0 <d.

바람직하게는, 0≤x<0.2, 0<w≤0.05, 0.9<a<1.1, 0.9<y<1.1, -0.5<c<0.5이다.Preferably, 0? X <0.2, 0 <w? 0.05, 0.9 <a <1.1, 0.9 <y <1.1, -0.5 <c <0.5.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1에서 M, Q1, Q2의 종류와 x, w, a, y, b, z, c값은, 동일한 온도에서 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z의 화학식으로 표시되는 화합물의 제벡 계수와 Cu2 + cSe로 표시되는 화합물의 제벡 계수의 오차가 0 uV/K 내지 170 uV/K이 되도록 제어된다.Also preferably, in Formula 1 M, Q1, type of Q2 and x, w, a, y, b, z, c value is, at the same temperature Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q 1 y Se b - z Q 2 z , and the error of the Seebeck coefficient of the compound represented by Cu 2 + c Se is controlled to be 0 uV / K to 170 uV / K.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1의 y 및 z는, 각각 y=0 및 z=0이다.Also preferably, y and z in Formula 1 are y = 0 and z = 0, respectively.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1은, [Bi1 - xMxCuOSe][Cu2Se]d로 표시된다.Further, preferably, the above formula (1) is represented by [Bi 1 - x M x CuOSe] [Cu 2 Se] d .

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1의 M은, Pb를 포함한다.Also preferably, M in the above formula (1) includes Pb.

또한 바람직하게는, 평균 결정 그레인의 크기가 50nm 내지 50um이다.Also preferably, the average crystal grain size is 50 nm to 50 mu m.

또한 바람직하게는, 그레인의 경계면에 이종 계면이 형성되어 있다.Also preferably, a heterointerface is formed on the interface of the grain.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 화합물 반도체 제조 방법은, Bi2O3, Bi, Se 및 Cu의 각 분말과, Te, S, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 혼합하고, 선택적으로 전이금속원소 중 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 더 혼합하고, 선택적으로 Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 더 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 가압 소결하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating a compound semiconductor, comprising the steps of: preparing Bi 2 O 3 , Bi, Se, and Cu powders; One or two or more of these elements, or a powder of the oxide, and optionally further mixing powder selected from any one selected from transition metal elements or two or more elements or oxides thereof, A powder composed of any one or two or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, To form a mixture; And pressing and sintering the mixture.

또한 바람직하게는, 상기 가압 소결 단계 이전에, 상기 혼합물을 열처리하는 단계를 더 포함한다.Also preferably, the method further includes a step of heat-treating the mixture before the pressure sintering step.

더욱 바람직하게는, 상기 혼합물의 열처리 단계는, 고체상 반응 방식에 의해 수행된다.More preferably, the heat treatment step of the mixture is carried out by a solid phase reaction method.

또한 바람직하게는, 상기 가압 소결 단계는, 가압소결 방식에 의해 수행된다.Also preferably, the pressure sintering step is carried out by a pressure sintering method.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 화합물 반도체 제조 방법은, 상기 화학식 1 중에서 [Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z]을 합성하기 위한 분말들의 혼합과 열처리 단계와 [Cu2 + cSe]을 합성하기 위한 분말들의 혼합과 열처리 단계; 및 기 합성된 [Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z]와 [Cu2 + cSe] 분말을 혼합하고, 소결하는 단계를 포함한다.In addition, compound semiconductor manufacturing method according to another aspect of the present invention for achieving the above object is, in the general formula 1 [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q1 y Se b - z Q2 z ]; mixing and heat-treating the powders to synthesize [Cu 2 + c Se]; And group the combined mixture of [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - - y Q1 y Se b z Q2 z] and [Cu 2 + c Se] powder, and a step of sintering.

또한 바람직하게는, [Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z]와 [Cu2+cSe] 분말의 혼합 단계는, 볼 밀링에 의해 수행된다.Further preferably, [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q1 y Se b - z Q2 z] and [Cu 2 + c Se] mixing step the powder is performed by a ball mill do.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전 변환 소자는, 상술한 화합물 반도체를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric conversion device including the above-described compound semiconductor.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양 전지는, 상술한 화합물 반도체를 포함한다.In order to achieve the above object, a solar cell according to the present invention includes the above-described compound semiconductor.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 벌크형 열전 재료는, 상술한 화합물 반도체를 포함한다.In order to achieve the above object, a bulk-type thermoelectric material according to the present invention includes the above-described compound semiconductor.

본 발명에 의하면, 열전 변환 소자나 태양 전지 등으로 이용될 수 있는 화합물 반도체 물질이 제공된다.According to the present invention, a compound semiconductor material which can be used for a thermoelectric conversion element, a solar cell, or the like is provided.

특히, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 종래의 화합물 반도체를 대체하거나 종래의 화합물 반도체에 더하여 또 다른 하나의 소재로서 사용될 수 있다.In particular, the compound semiconductor according to the present invention can be used as another material in place of the conventional compound semiconductors or in addition to the conventional compound semiconductors.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 화합물 반도체가 열전 변환 소자의 열전 변환 재료로서 이용될 수 있다. 이 경우, 높은 ZT값이 확보되어, 우수한 열전 변환 성능을 갖는 열전 변환 소자가 제조될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 의하면, 넓은 온도 범위에서 열전 변환 성능이 우수한 열전 변환 재료가 제공될 수 있다.Further, according to one aspect of the present invention, a compound semiconductor can be used as a thermoelectric conversion material of a thermoelectric conversion element. In this case, a high ZT value is ensured, and a thermoelectric conversion element having excellent thermoelectric conversion performance can be manufactured. Further, according to the present invention, a thermoelectric conversion material excellent in thermoelectric conversion performance over a wide temperature range can be provided.

특히, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, P 타입 열전 변환 재료로 이용될 수 있다.In particular, the compound semiconductor according to the present invention can be used as a P-type thermoelectric conversion material.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 화합물 반도체가 태양 전지에 이용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 화합물 반도체는 태양 전지의 광흡수층으로 이용될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a compound semiconductor can be used for a solar cell. In particular, the compound semiconductor according to the present invention can be used as a light absorbing layer of a solar cell.

뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 화합물 반도체가 적외선을 선택적으로 통과시키는 적외선 윈도우(IR window)나 적외선 센서, 마그네틱 소자, 메모리 등에도 이용될 수 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, a compound semiconductor may be used for an IR window, an infrared sensor, a magnetic device, a memory, etc., which selectively pass infrared rays.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 반도체에 있어서 이종 계면이 형성된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물 반도체 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 측면에 따른 화합물 반도체 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 본 발명에 따라 제조한 실시예 및 비교예의 화합물 반도체의 온도 변화에 따른 ZT 값을 도시한 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a configuration in which a hetero interface is formed in a compound semiconductor according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a compound semiconductor according to one aspect of the present invention.
3 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a compound semiconductor according to another aspect of the present invention.
4 is a graph showing the ZT values of the compound semiconductors according to the present invention and the comparative example according to the temperature change.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명은, 다음과 같은 화학식 1로 표시되는 신규한 화합물 반도체를 제공한다.The present invention provides a novel compound semiconductor represented by the following formula (1).

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

[Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z][Cu2 + cSe]d [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Se y b Q1 - Q2 z z] [Cu 2 Se + c] d

상기 화학식 1에서, M은 Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고, Q1 및 Q2는 S, Te, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이며, T는 전이금속원소 중 선택된 어느 하나 또는 2종 이상의 원소이고, 0≤x<1, 0≤w≤1, 0.2<a<1.5, 0≤y<1.5, 0.2<b<1.5, 0≤z<1.5, -1<c<1, 0<d이다.Wherein M is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As and Sb Wherein Q1 and Q2 are any one or two or more elements selected from the group consisting of S, Te, As, and Sb, T is any one or two or more elements selected from the transition metal elements, and 0 1, 0? W? 1, 0.2 <a <1.5, 0? Y <1.5, 0.2 <b <1.5, 0? Z <1.5, -1 <c <1, 0 <d.

여기서, T는 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z에서 Cu 사이트의 일부를 치환하는 전이금속원소로서, Co, Ag, Zn, Ni, Fe, Cr 또는 이들 중 2종 이상의 원소일 수 있다. 그리고, 이처럼, Cu 사이트의 일부를 Co나 Ag와 같은 전이금속원소로 치환하는 구성으로 인해, 본 발명에 따른 화합물 반도체는 열전변환성능이 보다 향상될 수 있다. 특히, Cu 자리에 일부 치환된 전이금속들의 d 오비탈의 에너지 준위가 페르미레벨의 수 eV 이내에 위치하게 되면, 페르미레벨 주변에서의 상태 밀도(density of state)와 엔트로피가 증가하게 되어 화합물 반도체의 제벡 계수가 증가할 수 있다. 이때, 전이금속의 d 오비탈의 에너지 준위가 페르미레벨에 가까울수록 제벡 계수 증가 정도가 향상된다. 그리고, 치환된 전이금속의 종을 선택함으로써 화합물 반도체의 캐리어 농도를 조절할 수 있다. 또한, 치환 원소는 점결함(point defect)으로서 포논의 산란 정도를 향상시켜, 화합물 반도체의 열전도도를 저하시킬 수 있다.Here, T is Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q1 y Se b - in z Q2 z as a transition metal element for substituting a part of Cu sites, Co, Ag, Zn, Ni , Fe , Cr, or two or more of these elements. In this way, due to the structure in which a part of the Cu site is substituted with a transition metal element such as Co or Ag, the compound semiconductor according to the present invention can further improve the thermoelectric conversion performance. In particular, when the energy level of the d orbitals of the partially substituted transition metals is located within a few eV of the Fermi level, the density of state and entropy around the Fermi level increase, Can be increased. At this time, the energy level of the d orbitals of the transition metal is closer to the Fermi level, and the degree of increase of the Seebeck coefficient is improved. The carrier concentration of the compound semiconductor can be controlled by selecting the species of the substituted transition metal. Further, the substitution element improves the degree of scattering of the phonon as a point defect and can lower the thermal conductivity of the compound semiconductor.

바람직하게는, 상기 화학식 1에서 x는, 0≤x<0.2이다.Preferably, x in the above formula (1) is 0? X <0.2.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1에서 w는, 0<w≤0.05이다.Also preferably, w in formula (1) is 0 < w? 0.05.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1에서 a는, 0.9<a<1.1이다.Preferably, a in the above formula (1) is 0.9 < a < 1.1.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1에서 y는, 0.9<y<1.1이다.Also preferably, in the above formula (1), y is 0.9 < y < 1.1.

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1에서 c는, -0.5<c<0.5이다.Also, preferably, in the above formula (1), c is -0.5 < c < 0.5.

특히, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 이종의 화합물 반도체가 포함되는 형태로 구성될 수 있다. 이를테면, [Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z]로 표시되는 화합물 반도체 재료와 [Cu2+cSe]로 표시되는 화합물 반도체 재료가 함께 포함되어, 본 발명에 따른 화합물 반도체 재료를 구성할 수 있다.Particularly, the compound semiconductor according to the present invention can be configured in the form of containing different kinds of compound semiconductors. For example, [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q1 y Se b - z Q2 z] a compound represented by the semiconductor material and the [Cu 2 + c Se] a compound represented by the with a semiconductor material, Can be included to constitute the compound semiconductor material according to the present invention.

바람직하게는, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 이종 계면이 형성된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, [Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z]로 표시되는 재료의 그레인(grain)과 [Cu2+cSe]로 표시되는 재료의 그레인이 포함될 수 있고, 이와 같은 서로 다른 그레인의 경계에는 이종의 계면이 형성될 수 있다.Preferably, the compound semiconductor according to the present invention may be formed in a form in which a heterointerface is formed. That is, the compound semiconductor according to the present invention, [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Se y b Q1 - Q2 z z] Grain (grain) and [Cu 2+ in the material expressed by c Se] may be included, and heterogeneous interfaces may be formed at the boundaries of these different grains.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 반도체에 있어서 이종 계면이 형성된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a configuration in which a hetero interface is formed in a compound semiconductor according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물 반도체에는, [Bi1 - xMxCu1 -wTwOa-yQ1ySeb-zQ2z]로 표시되는 재료와 [Cu2 + cSe]로 표시되는 재료에 의해 이종 계면이 형성되어 있고, 이러한 이종 계면은 포논(phonon)을 효과적으로 산란시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 화합물 반도체에서, Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z로 표시되는 화합물 반도체 재료와 Cu2+cSe로 표시되는 화합물 반도체 재료는 서로 유사한 밴드 갭(band gap)과 홀 캐리어 농도를 갖고 있기 때문에, 이종 계면 사이에서 홀(hole) 캐리어는 잘 통과될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 전기전도도가 높으면서도 열전도도가 낮은 특성을 가지기 용이하다. 따라서, 결과적으로, 본 발명에 따른 화합물 반도체는 열전 변환 성능이 효과적으로 향상될 수 있다.1, a compound semiconductor according to the present invention includes a material represented by [Bi 1 - x M x Cu 1 -w T w O ay Q 1 y Se bz Q 2 z ] and a material represented by [Cu 2 + c Se] , And this kind of interface can effectively scatter phonons. In addition, in the compound semiconductor according to the present invention, a compound semiconductor material represented by Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q 1 y Se b - z Q 2 z and Cu 2 + c Se Since the compound semiconductor materials have similar band gaps and hole carrier concentrations to each other, the hole carriers can pass well between the hetero interfaces. Therefore, the compound semiconductors according to the present invention are easy to have properties of high electrical conductivity and low thermal conductivity. Consequently, as a result, the thermoelectric conversion performance of the compound semiconductor according to the present invention can be effectively improved.

또한, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z로 표시되는 화합물 반도체 재료와 Cu2+cSe로 표시되는 화합물 반도체 재료가 포함되어 있기 때문에, 보다 넓은 온도 범위에서 열전 변환 성능이 최적화될 수 있다. 예를 들어, Bi1-xMxCuOSe계 재료는 500℃ 부근에서 ZT값이 높고, Cu2Se계 재료는 600℃ 부근에서 ZT값이 높은데, 본 발명에 따른 화합물 반도체의 경우 500℃ 내지 600℃의 보다 넓은 온도 범위에서 높은 ZT값을 나타낼 수 있다.In addition, a compound semiconductor according to the present invention, Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q1 y Se b - a compound represented by the compound semiconductor material and a Cu 2 + c Se represented by z Q2 z Since the semiconductor material is included, the thermoelectric conversion performance can be optimized over a wider temperature range. For example, a Bi 1-x M x CuOSe-based material has a high ZT value at around 500 ° C and a Cu 2 Se-based material has a high ZT value at around 600 ° C. In the case of the compound semiconductor according to the present invention, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; C, &lt; / RTI &gt;

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 화합물 반도체에 있어서, [Bi1 - xMxCu1 -wTwOa-yQ1ySeb-zQ2z]의 화학식으로 표시되는 화합물 반도체 재료의 제벡 계수와 [Cu2+cSe]의 화학식으로 표시되는 화합물 반도체 재료의 제벡 계수가 동일한 온도에서 유사한 값을 갖는 것이 좋다. 제벡 계수 차이가 큰 화합물 반도체들을 혼합하는 경우에는 그 혼합물의 제벡 계수는 더 작은 제벡 계수를 가지는 화합물 반도체의 것과 비슷해진다. 그리고, 이와 같은 조건은, 상기 화학식 1에서 M, Q1 및 Q2의 종류와 x, w, a, y, b, z 및 c값을 제어함으로써 만족될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 동일한 온도에서 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z의 화학식으로 표시되는 화합물의 제벡 계수와 Cu2 + cSe로 표시되는 화합물의 제벡 계수의 오차가 0 uV/K 내지 170 uV/K이 되도록 M, Q1 및 Q2의 종류와 x, w, a, y, b, z 및 c값이 결정될 수 있다.Preferably, in the compound semiconductor according to the present invention, the sum of the Seebeck coefficient of the compound semiconductor material represented by the formula [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O ay Q 1 y Se bz Q 2 z ] 2 + c Se] of the compound semiconducting material has a similar value at the same temperature. When compound semiconductors having a large difference in the Seebeck coefficient are mixed, the Seebeck coefficient of the mixture becomes similar to that of the compound semiconductor having a smaller Seebeck coefficient. This condition can be satisfied by controlling the types of M, Q1 and Q2 and the values of x, w, a, y, b, z and c in the above formula (1). In particular, the compound semiconductor according to the present invention, at the same temperature Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q1 y Se b - z Q2 of the compound represented by the formula of z Seebeck coefficient and Cu 2 + the error of the Seebeck coefficient of the compound represented by c Se 0 uV / K to 170 such that the uV / K may be a M, Q1, and the type and x, w, a, y, b, z and c values of Q2 to be determined.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 포함된 각 그레인에 대한 평균 결정 그레인의 크기가 50nm 내지 50um인 것이 좋다. 이러한 실시예에 의하면, 이종 계면에 의한 포논의 저하 효과가 보다 향상될 수 있다.Preferably, the compound semiconductor according to the present invention has an average crystal grain size of 50 nm to 50 mu m for each grain included. According to this embodiment, the effect of reducing the phonon by the heterointerface can be further improved.

바람직하게는, 상기 화학식 1에서, y 및 z는, 각각 y=0, z=0일 수 있다. 이 경우, 화학식 1은 다음과 같은 화학식으로 표시될 수 있다.Preferably, in Formula 1, y and z may be y = 0 and z = 0, respectively. In this case, the formula (1) can be represented by the following formula.

[Bi1 - xMxCu1 - wTwOaSeb][Cu2+cSe]d [Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a Se b ] [Cu 2 + c Se] d

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1에서, w=0, a=1, b=1, c=0일 수 있다. 이 경우, 화학식 1은 다음과 같은 화학식으로 표시될 수 있다.Preferably, w = 0, a = 1, b = 1, and c = 0 in the formula (1). In this case, the formula (1) can be represented by the following formula.

[Bi1 - xMxCuOSe][Cu2Se]d [Bi 1 - x M x CuOSe] [Cu 2 Se] d

또한 바람직하게는, 상기 화학식 1에서 M은 Pb를 포함할 수 있다. 이 경우, 화학식 1은 다음과 같은 화학식으로 표시될 수 있다.Also, preferably, M in Formula 1 may include Pb. In this case, the formula (1) can be represented by the following formula.

[Bi1 - xPbxCuOSe][Cu2Se]d [Bi 1 - x Pb x CuOSe] [Cu 2 Se] d

도 2는, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물 반도체 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.2 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a compound semiconductor according to one aspect of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 화합물 반도체를 제조하는 방법은, 상기 화학식 1을 구성하는 각 원료 물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S110) 및 상기 혼합물을 가압 소결하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a compound semiconductor according to the present invention includes a step S110 of forming a mixture by mixing raw materials constituting the formula 1, and a step S130 of pressing and sintering the mixture .

여기서, 상기 S110 단계는, 상기 화학식 1을 구성하는 원료 물질로서, Bi2O3, Bi, Se 및 Cu의 각 분말과, Te, S, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 혼합할 수 있다.Here, the S110 step is, as a raw material constituting the above formula 1, Bi 2 O 3, Bi, Se, and two of either or both selected from each powder, the group consisting of Te, S, As and Sb in Cu A powder of an element or an oxide of at least two species can be mixed.

바람직하게는, 상기 S110 단계는, 선택적으로, 전이금속원소 중 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 더 혼합하여 혼합물이 형성되도록 할 수 있다.Preferably, the step S110 may alternatively be performed by further mixing powder selected from any one of the transition metal elements or two or more of the elements or oxides thereof to form a mixture.

여기서, 상기 S110 단계에서 혼합되는 전이금속원소는, Co, Ag, Zn, Ni, Fe 및 Cr을 포함할 수 있다.Here, the transition metal element to be mixed in step S110 may include Co, Ag, Zn, Ni, Fe, and Cr.

또한, 상기 S110 단계는, 선택적으로 Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 더 혼합하여 혼합물이 형성되도록 할 수 있다.In addition, the step of S110 may be any one selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Powders of two or more of these elements or oxides thereof may be further mixed to form a mixture.

바람직하게는, 상기 S130 단계는, 방전 플라즈마 소결(Spark Plasma Sintering; SPS) 방식이나 핫 프레스(Hot Press; HP) 방식에 의해 수행되는 것이 좋다. 본 발명에 따른 화합물 반도체의 경우, 이러한 가압 소결 방식에 의해 소결될 때, 높은 소결 밀도와 그에 따른 전기 전도도를 얻기 쉽다.Preferably, the step S130 is performed by a spark plasma sintering (SPS) method or a hot press (HP) method. In the case of the compound semiconductors according to the present invention, when sintered by this pressure sintering method, high sintered density and corresponding electrical conductivity are easily obtained.

상기 가압 소결 단계(S130)는, 30MPa 내지 200MPa의 압력 조건 하에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 가압 소결 단계(S130)는, 400℃ 내지 650℃의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다.The pressure sintering step (S130) may be performed under a pressure condition of 30 MPa to 200 MPa. Further, the pressure sintering step (S130) may be performed under a temperature condition of 400 ° C to 650 ° C.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 화합물 반도체 제조 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 혼합물을 가압 소결하기 이전에, 상기 혼합물을 열처리하는 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. 이러한 열처리 단계(S120)는, 혼합물 내에 포함되어 있는 각 원소 간 반응을 용이하게 할 수 있다. 이때, 상기 열처리 단계(S120)는, 400℃ 내지 650℃의 온도 범위에서, 1시간 내지 24시간 동안 수행될 수 있다.Also preferably, the method for producing a compound semiconductor according to the present invention may further include a step (S120) of heat-treating the mixture before press-sintering the mixture as shown in Fig. This heat treatment step (S120) can facilitate the reaction between the elements contained in the mixture. In this case, the heat treatment step (S120) may be performed at a temperature ranging from 400 ° C to 650 ° C for 1 hour to 24 hours.

여기서, 상기 열처리 단계(S120)는, 고체상 반응(Solid State Reaction; SSR) 방식에 의해 수행되는 것이 좋다. 동일한 조성의 열전 재료라 할지라도, 열처리 방식에 따라 열전 성능에 차이가 있을 수 있는데, 본 발명에 따른 화합물 반도체의 경우, 다른 방식, 이를테면 melting 방식보다는 SSR 방식에 의해 각 원료가 반응되도록 할 때, 제조된 화합물 반도체의 열전 성능이 보다 향상될 수 있다.Here, the heat treatment step (S120) may be performed by a solid state reaction (SSR) method. Even if the thermoelectric material having the same composition is used, the thermoelectric performance may be different depending on the heat treatment method. In the case of the compound semiconductor according to the present invention, when each raw material is reacted by the SSR method rather than another method, The thermoelectric performance of the produced compound semiconductor can be further improved.

화합물 반도체의 경우, 제조 방법에 따라 열전 성능에 차이가 있을 수 있는데, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 상술한 화합물 반도체 제조 방법에 의해 제조되는 것이 좋다. 이 경우, 화합물 반도체에 대하여 높은 ZT값을 확보할 수 있으며, 특히 100℃ 내지 600℃의 온도 범위에서 높은 ZT값을 확보하는데 유리해질 수 있다.In the case of compound semiconductors, there may be differences in the thermoelectric performance depending on the manufacturing method. The compound semiconductors according to the present invention are preferably manufactured by the above-described compound semiconductor manufacturing method. In this case, a high ZT value can be secured for the compound semiconductor, and in particular, it can be advantageous to secure a high ZT value in the temperature range of 100 ° C to 600 ° C.

다만, 본 발명이 반드시 이러한 제조 방법으로 한정되는 것은 아니며, 다른 제조 방법에 의해 상기 화학식 1의 화합물 반도체가 제조될 수 있다.However, the present invention is not necessarily limited to such a production method, and the compound semiconductor of Formula 1 may be produced by another manufacturing method.

도 3은, 본 발명의 다른 측면에 따른 화합물 반도체 제조 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.3 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a compound semiconductor according to another aspect of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 화합물 반도체를 제조하는 방법은, 상기 화학식 1에서 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z 및 Cu2 + cSe을 각각 합성하는 단계(S210), 상기 합성된 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z와 Cu2+cSe을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S220) 및 상기 혼합물을 소결하는 단계(S230)를 포함한다.3, a method for manufacturing a compound semiconductor according to the present invention, in Formula 1 Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q1 y Se b - z Q2 z and Cu 2 + c Se is synthesized (S210). The synthesized Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q 1 y Se b - z Q 2 z and Cu 2 + c Se are mixed to form a mixture (S220) and sintering the mixture (S230).

여기서, 상기 S210 단계는, Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z을 합성하기 위하여 Bi1 -xMxCu1-wTwOa-yQ1ySeb-zQ2z을 구성하는 원료의 각 분말들을 혼합하고 열처리하는 단계 및 Cu2 + cSe을 합성하기 위하여 Cu2 + cSe을 구성하는 원료의 각 분말들을 혼합하고 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step S210, 1 Bi - x M x Cu 1 - w T w ay Q1 O y Se b - For synthesizing the z Q2 z Bi 1 -x M x Cu 1-w T w O ay Q1 y Se bz Q2 mixing each powder of the raw materials constituting the z and synthesizing the phase and Cu 2 + c Se to heat treatment in order to include the step of mixing each powder of the raw materials constituting the Cu 2 + c Se and heat treatment have.

바람직하게는, 상기 S220 단계는, 분말 형태의 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z 합성물과 분말 형태의 Cu2+cSe 합성물이 서로 혼합되도록 할 수 있다.Preferably, the step S220 further comprises a step of mixing the Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q 1 y Se b - z Q 2 z composite in powder form with the Cu 2 + c Se composite in powder form .

이때, 상기 S220 단계는, 볼 밀링(ball milling)에 의해 수행될 수 있다.At this time, the step S220 may be performed by ball milling.

또한 바람직하게는, 상기 S230 단계는, 방전 플라즈마 소결(Spark Plasma Sintering; SPS) 방식이나 핫 프레스(Hot Press; HP) 방식에 의해 수행될 수 있다.Also, preferably, the step S230 may be performed by a spark plasma sintering (SPS) method or a hot press (HP) method.

본 발명에 따른 열전 변환 소자는, 상술한 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 화합물 반도체는 열전 변환 소자의 열전 변환 재료로 이용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 열전 변환 소자는, 상술한 화합물 반도체를 P 타입 열전 재료로서 포함할 수 있다. The thermoelectric conversion element according to the present invention may include the above-described compound semiconductor. That is, the compound semiconductor according to the present invention can be used as a thermoelectric conversion material of a thermoelectric conversion element. In particular, the thermoelectric conversion element according to the present invention can include the above-described compound semiconductor as a P-type thermoelectric material.

본 발명에 따른 화합물 반도체는 열전 변환 재료의 성능 지수값인 ZT가 크다. 또한, 제벡 계수 및 전기 전도도가 크고, 열 전도도가 낮아 열전 변환 성능이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 종래의 열전 변환 재료를 대체하거나 종래의 화합물 반도체에 더하여 열전 변환 소자에 유용하게 이용될 수 있다.The compound semiconductor according to the present invention has a large value of ZT, which is a figure of merit of the thermoelectric conversion material. In addition, it has excellent heat transfer properties because of high Seebeck coefficient and electrical conductivity and low thermal conductivity. Therefore, the compound semiconductor according to the present invention can be usefully used for a thermoelectric conversion element in addition to a conventional thermoelectric conversion material or in addition to a conventional compound semiconductor.

또한, 본 발명에 따른 화합물 반도체는, 벌크형 열전 변환 재료에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 벌크 열전 재료는 상술한 화합물 반도체를 포함한다.Further, the compound semiconductor according to the present invention can be applied to a bulk thermoelectric conversion material. That is, the bulk thermoelectric material according to the present invention includes the compound semiconductors described above.

또한, 본 발명에 따른 태양 전지는, 상술한 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 화합물 반도체는 태양 전지, 특히 태양 전지의 광 흡수층으로 이용될 수 있다.Further, the solar cell according to the present invention may include the above-described compound semiconductor. That is, the compound semiconductor according to the present invention can be used as a light absorbing layer of a solar cell, particularly a solar cell.

태양 전지는, 태양광이 입사되는 쪽에서부터 순차적으로, 전면 투명 전극, 버퍼층, 광 흡수층, 배면 전극 및 기판 등이 적층된 구조로 제조할 수 있다. 가장 아래에 위치하는 기판은 유리로 이루어질 수 있으며, 그 위에 전면적으로 형성되는 배면 전극은 Mo 등의 금속을 증착함으로써 형성될 수 있다. The solar cell can be manufactured in a structure in which a front transparent electrode, a buffer layer, a light absorbing layer, a back electrode, and a substrate are laminated sequentially from the side from which sunlight is incident. The substrate positioned at the lowest position may be made of glass, and the back electrode formed over the entire surface may be formed by depositing a metal such as Mo.

이어서, 배면 전극 상부에 본 발명에 따른 화합물 반도체를 전자빔 증착법, 졸-겔(sol-gel)법, PLD(Pulsed Laser Deposition) 등의 방법으로 적층함으로써 상기 광 흡수층을 형성할 수 있다. 이러한 광 흡수층의 상부에는, 전면 투명 전극으로 사용되는 ZnO층과 광 흡수층 간의 격자 상수 차이 및 밴드갭 차이를 완충하는 버퍼층이 존재할 수 있는데, 이러한 버퍼층은 CdS 등의 재료를 CBD(Chemical Bath Deposition) 등의 방법으로 증착함으로써 형성될 수 있다. 다음으로, 버퍼층 위에 ZnO나 ZnO 및 ITO의 적층막으로 전면 투명 전극이 스퍼터링 등의 방법으로 형성될 수 있다.Then, the light absorbing layer can be formed by laminating the compound semiconductor according to the present invention on the back electrode by an electron beam evaporation method, a sol-gel method, or a PLD (Pulsed Laser Deposition) method. In the upper part of the light absorption layer, there may be a buffer layer which buffer the difference in lattice constant and the bandgap difference between the ZnO layer and the light absorption layer used as the front transparent electrode. Such a buffer layer may be formed by using a material such as CdS, For example, as shown in Fig. Next, a front transparent electrode may be formed by a method such as sputtering using a laminated film of ZnO, ZnO, and ITO on the buffer layer.

본 발명에 따른 태양 전지는 다양한 변형이 가능할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 화합물 반도체를 광 흡수층으로 사용한 태양 전지를 적층한 적층형 태양 전지를 제조할 수 있다. 그리고, 이와 같이 적층된 다른 태양 전지는 실리콘이나 다른 알려진 화합물 반도체를 이용한 태양 전지를 사용할 수 있다.The solar cell according to the present invention can be variously modified. For example, a laminated solar cell in which solar cells using the compound semiconductor according to the present invention as a light absorbing layer are laminated can be produced. Other solar cells stacked in this manner can use silicon or other known compound semiconductor solar cells.

또한, 본 발명의 화합물 반도체의 밴드 갭을 변화시킴으로써 서로 다른 밴드갭을 가지는 화합물 반도체를 광 흡수층으로 사용하는 복수의 태양 전지를 적층할 수도 있다. 본 발명에 따른 화합물 반도체의 밴드 갭은 이 화합물을 이루는 구성 원소, 이를테면 Te의 조성비를 변화시킴으로써 조절이 가능할 수 있다.Further, by changing the band gap of the compound semiconductor of the present invention, a plurality of solar cells using compound semiconductors having different band gaps as the light absorbing layer may be laminated. The bandgap of the compound semiconductor according to the present invention can be controlled by changing the constituent elements of the compound, such as the composition ratio of Te.

또한, 본 발명에 따른 화합물 반도체는 적외선을 선택적으로 통과시키는 적외선 윈도우(IR window)나 적외선 센서 등에도 적용될 수 있다.
Also, the compound semiconductor according to the present invention can be applied to an infrared window (IR window) or an infrared ray sensor for selectively passing infrared rays.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. It should be understood, however, that the embodiments of the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

비교예Comparative Example 1 One

Bi0 .95Pb0 .05CuOSe의 합성을 위해, Bi2O3(Aldrich, 99.9%, 10μm) 2.589g, Bi(5N+, 99.999%, shot) 0.987g, Pb(Alfa Aesar, 99.9%, 200mesh) 0.173g, Cu(Aldrich, 99.7 %, 3μm) 1.059g, Se(5N+, 99.999%, shot) 1.316g을 아게이트 몰타르(agate mortar)를 이용하여 잘 혼합하였다. 혼합된 재료는 실리카 튜브(silica tube)에 넣고 진공 밀봉하여, 600℃에서 12시간 동안 가열함으로써 Bi0 .95Pb0 .05CuOSe 분말을 얻었다.For the synthesis of Bi 0 .95 Pb 0 .05 CuOSe, 2.589 g of Bi 2 O 3 (Aldrich, 99.9%, 10 μm), 0.987 g of Bi (5N +, 99.999%, shot), Pb (Alfa Aesar, 99.9% ), 1.059 g of Cu (Aldrich, 99.7%, 3 m) and 1.316 g of Se (5N +, 99.999%, shot) were mixed well using an agate mortar. The mixed material was placed in a silica tube, vacuum-sealed, and heated at 600 ° C for 12 hours to obtain Bi 0 .95 Pb 0 .05 CuOSe powder.

비교예Comparative Example 2 2

Cu(Aldrich, 99.7 %, 3μm) 1.271g와 Se(5N+, 99.999%, shot) 0.790g을 사용하여 상기 비교예 1과 동일한 공정으로 Cu2Se 분말을 얻었다.Cu 2 Se powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 using 1.271 g of Cu (Aldrich, 99.7%, 3 μm) and 0.790 g of Se (5N +, 99.999%, shot)

실시예 1Example 1

상기 비교예 1 및 2와 동일한 방법으로 Bi0 .95Pb0 .05CuOSe 및 Cu2Se을 합성하였다. 그리고 나서, [Bi0 .95Pb0 .05CuOSe][Cu2Se]1.38 (d=1.38)의 조성에 맞게 Bi0.95Pb0.05CuOSe 분말 및 Cu2Se 분말을 칭량하여 12시간 동안 습식 ZrO2 볼 밀링을 사용하여 분쇄 및 혼합함으로써 실시예 1의 혼합물을 제조하였다.In the same manner as in Comparative Examples 1 and 2 Bi 0 .95 Pb 0 .05 CuOSe and Cu 2 Se were synthesized. Then, Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe powder and Cu 2 Se powder were weighed according to the composition of [Bi 0 .95 Pb 0 .05 CuOSe] [Cu 2 Se] 1.38 (d = 1.38) and the wet ZrO 2 ball The mixture of Example 1 was prepared by milling and mixing using milling.

실시예 2Example 2

상기 비교예 1 및 2와 동일한 방법으로 Bi0.95Pb0.05CuOSe 및 Cu2Se을 합성하였다. 그리고 나서, [Bi0.95Pb0.05CuOSe][Cu2Se]1.78 (d=1.78)의 조성에 맞게 Bi0.95Pb0.05CuOSe 분말 및 Cu2Se 분말을 칭량하여 10분 동안 알루미나 막자 사발을 이용하여 분쇄 및 혼합함으로써 실시예 2의 혼합물을 제조하였다.In the same manner as in Comparative Examples 1 and 2 Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe and Cu 2 Se were synthesized. Then, Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe powder and Cu 2 Se powder were weighed according to the composition of [Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe] [Cu 2 Se] 1.78 (d = 1.78) and pulverized and pulverized using an alumina mortar bowl for 10 minutes. The mixture of Example 2 was prepared by mixing.

실시예 3Example 3

상기 비교예 1 및 2와 동일한 방법으로 Bi0.95Pb0.05CuOSe 및 Cu2Se을 합성하였다. 그리고 나서, [Bi0.95Pb0.05CuOSe][Cu2Se]3.21 (d=3.21)의 조성에 맞게 Bi0.95Pb0.05CuOSe 분말 및 Cu2Se 분말을 칭량하여 10분 동안 알루미나 막자 사발을 이용하여 분쇄 및 혼합함으로써 실시예 3의 혼합물을 제조하였다.In the same manner as in Comparative Examples 1 and 2 Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe and Cu 2 Se were synthesized. Then, Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe powder and Cu 2 Se powder were weighed according to the composition of [Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe] [Cu 2 Se] 3.21 (d = 3.21) and pulverized and pulverized using an alumina mortar bowl for 10 minutes. The mixture of Example 3 was prepared by mixing.

실시예 4Example 4

상기 비교예 1 및 2와 동일한 방법으로 Bi0.95Pb0.05CuOSe 및 Cu2Se을 합성하였다. 그리고 나서, [Bi0.95Pb0.05CuOSe][Cu2Se]12.37 (d=12.37)의 조성에 맞게 Bi0.95Pb0.05CuOSe 분말 및 Cu2Se 분말을 칭량하여 10분 동안 알루미나 막자 사발을 이용하여 분쇄 및 혼합함으로써 실시예 4의 혼합물을 제조하였다.
In the same manner as in Comparative Examples 1 and 2 Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe and Cu 2 Se were synthesized. Then, Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe powder and Cu 2 Se powder were weighed according to the composition of [Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe] [Cu 2 Se] 12.37 (d = 12.37) and pulverized and pulverized using an alumina mortar bowl for 10 minutes. The mixture of Example 4 was prepared by mixing.

전술한 방법으로 합성한 비교예 1 및 2와 실시예 1~4의 시료 중 일부를 각각 직경 12 mm의 흑연 몰드에 장약한 후, SPS를 사용하여 50MPa, 600℃, 5min의 조건으로 소결하였다.Some of the samples of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4 synthesized by the above-mentioned method were charged into graphite molds each having a diameter of 12 mm and sintered under the conditions of 50 MPa, 600 ° C, and 5 minutes using SPS.

다음으로, 이와 같이 소결한 각 시료들에 대하여, ZEM-3 (Ulvac-Rico, Inc)를 사용하여 소정 온도 간격으로 전기 전도도(Electrical Conductivity)와 제벡 계수(Seebeck coefficient)를 측정하여 파워 팩터(Power Factor; PF)를 계산하였으며, LFA457(Netch)를 사용하여 각 시료의 열전도도를 측정하였다. 그리고 나서, 얻어진 측정값들을 통해 각 시료의 열전성능지수 ZT값을 확인하였다. Electrical Conductivity and Seebeck coefficient were measured at predetermined temperature intervals using ZEM-3 (Ulvac-Rico, Inc.) for each of the samples sintered in this way to determine a power factor Factor (PF) was calculated and the thermal conductivity of each sample was measured using LFA457 (Netch). Then, the thermoelectric performance index ZT value of each sample was confirmed through the obtained measurement values.

여기서, 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1~4 시료에 대하여 측정된 전기 전도도, 제벡 계수, 열 전도도 및 이로부터 확인된 ZT값에 대하여 표 1 내지 6에 나타내었다. 즉, 표 1 및 표 2에는 각각 비교예 1 및 비교예 2에 대한 측정 및 확인 결과를 나타내고, 표 3 내지 6에는 실시예 1 내지 4에 대한 측정 및 확인 결과를 나타내었다.Here, the electrical conductivity, the Seebeck coefficient, the thermal conductivity and the ZT value determined from the electrical conductivity, the Seebeck coefficient and the thermal conductivity measured for the samples of Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Examples 1 to 4 are shown in Tables 1 to 6. That is, Tables 1 and 2 show measurement and confirmation results of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, respectively, and Tables 3 to 6 show measurement and confirmation results of Examples 1 to 4.

Figure 112014095123212-pat00001
Figure 112014095123212-pat00001

Figure 112014095123212-pat00002
Figure 112014095123212-pat00002

Figure 112014095123212-pat00003
Figure 112014095123212-pat00003

Figure 112014095123212-pat00004
Figure 112014095123212-pat00004

Figure 112014095123212-pat00005
Figure 112014095123212-pat00005

Figure 112014095123212-pat00006
Figure 112014095123212-pat00006

한편, 상기 표 1 내지 표 6에 나타낸 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1~4의 ZT값 측정 결과에 대해서는 비교의 편의를 위해 도 4에 도시하였다.On the other hand, the ZT value measurement results of Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Examples 1 to 4 shown in Tables 1 to 6 are shown in FIG. 4 for convenience of comparison.

표 1 내지 6의 결과 및 도 4를 참조하면, 표 1에 표시된 비교예 1의 Bi0.95Pb0.05CuOSe에 비해 표 3~6에 표시된 실시예 1~4의 화합물 반도체의 전기전도도가 현저하게 향상된 반면에 열전도도는 거의 유사함을 알 수 있다. 그리고, 이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 화합물 반도체의 ZT값이 소정 온도 범위에서 크게 향상됨을 알 수 있다. 특히, ZT값을 비교한 도 4를 살펴보면, 450℃ 이상의 온도 범위에서 본 발명의 실시예에 따른 화합물 반도체의 ZT값이 비교예 1의 화합물 반도체의 ZT값에 비해 크게 향상된 것이 확인될 수 있다.Referring to the results of Tables 1 to 6 and FIG. 4, the electrical conductivity of the compound semiconductors of Examples 1 to 4 shown in Tables 3 to 6 was significantly improved as compared with Bi 0.95 Pb 0.05 CuOSe of Comparative Example 1 shown in Table 1 And the thermal conductivity is almost the same. It can be seen that the ZT value of the compound semiconductor according to the embodiment of the present invention is greatly improved in a predetermined temperature range. In particular, FIG. 4 comparing the ZT values shows that the ZT value of the compound semiconductor according to the embodiment of the present invention is significantly improved in comparison with the ZT value of the compound semiconductor of Comparative Example 1 in the temperature range of 450 ° C or higher.

또한, 표 2에 표시된 비교예 2의 Cu2Se와 비교해보면 실시예 1~4의 화합물 반도체의 열전도도가 현저하게 떨어짐을 알 수 있고, 역시 ZT값이 향상됨을 알 수 있다. 특히, ZT값을 비교한 도 4를 살펴보면, 전체 온도 측정 구간에 걸쳐서 본 발명의 실시예 1~4에 따른 화합물 반도체의 ZT값이 비교예 2의 화합물 반도체에 비해 현저하게 향상된 것이 확인될 수 있다.Compared with the Cu 2 Se of Comparative Example 2 shown in Table 2, the thermal conductivity of the compound semiconductors of Examples 1 to 4 was remarkably lowered and the ZT value was also improved. In particular, FIG. 4 comparing the ZT values shows that the ZT values of the compound semiconductors according to Examples 1 to 4 of the present invention over the entire temperature measurement period are remarkably improved as compared with the compound semiconductors of Comparative Example 2 .

그러므로, 이러한 결과를 종합하여 볼 때, 본 발명에 따른 화합물 반도체의 열전 변환 성능이 종래의 화합물 반도체에 비해 여러 측면에서 우수하거나 적어도 유사하다는 것을 알 수 있다.
Therefore, from the above results, it can be seen that the thermoelectric conversion performance of the compound semiconductors according to the present invention is superior or at least similar in many aspects to the conventional compound semiconductors.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

Claims (19)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물 반도체.
<화학식 1>
[Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z][Cu2 + cSe]d
상기 화학식 1에서, M은 Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고, Q1 및 Q2는 S, Te, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이며, T는 전이금속원소 중 선택된 어느 하나 또는 2종 이상의 원소이고, 0≤x<1, 0≤w≤1, 0.2<a<1.5, 0≤y<1.5, 0.2<b<1.5, 0≤z<1.5, -1<c<1, 0<d이다.
1. A compound semiconductor represented by the following formula (1).
&Lt; Formula 1 >
[Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Se y b Q1 - Q2 z z] [Cu 2 Se + c] d
Wherein M is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As and Sb Wherein Q1 and Q2 are any one or two or more elements selected from the group consisting of S, Te, As, and Sb, T is any one or two or more elements selected from the transition metal elements, and 0 1, 0? W? 1, 0.2 <a <1.5, 0? Y <1.5, 0.2 <b <1.5, 0? Z <1.5, -1 <c <1, 0 <d.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 x, w, a, y 및 c는, 0≤x<0.2, 0<w≤0.05, 0.9<a<1.1, 0.9<y<1.1 및 -0.5<c<0.5인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체.
The method according to claim 1,
Wherein x, w, a, y and c in the formula (1) are 0? X <0.2, 0 <w? 0.05, 0.9 <a <1.1, 0.9 <y <1.1 and -0.5 <c <0.5 Compound semiconductor.
제1항에 있어서,
동일한 온도에서 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z의 화학식으로 표시되는 화합물의 제벡 계수와 Cu2 + cSe로 표시되는 화합물의 제벡 계수의 오차가 0 uV/K 내지 170 uV/K가 되도록 M, Q1, Q2의 종류와 x, w, a, y, b, z, c 값이 제어된 것을 특징으로 하는 화합물 반도체.
The method according to claim 1,
The Seebeck coefficient of the compound represented by z Q2 z of the Seebeck coefficient and the Cu 2 + c Se of the compound represented by the formula - x M x Cu 1 - - w T w O a - y Q1 y Se b Bi 1 at the same temperature And the values of x, w, a, y, b, z and c of the M, Q1 and Q2 are controlled such that the error is from 0 uV / K to 170 uV / K.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 y, w 및 z는, 각각 y=0, w=0 및 z=0인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체.
The method according to claim 1,
Y, w and z in the above formula (1) are y = 0, w = 0 and z = 0, respectively.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1은, [Bi1 - xMxCuOSe][Cu2Se]d로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체.
The method according to claim 1,
(1) is represented by [Bi 1 - x M x CuOSe] [Cu 2 Se] d .
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 M은, Pb를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체.
The method according to claim 1,
Wherein M in the formula (1) includes Pb.
제1항에 있어서,
평균 결정 그레인의 크기가 50nm 내지 50um인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체.
The method according to claim 1,
Wherein the average crystal grain size is 50 nm to 50 mu m.
제1항에 있어서,
이종 계면이 형성된 것을 특징으로 하는 화합물 반도체.
The method according to claim 1,
Wherein a heterointerface is formed.
Bi2O3, Bi, Se 및 Cu의 각 분말과, Te, S, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 혼합하고, 선택적으로 전이금속원소 중 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 더 혼합하고, 선택적으로 Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn, Ga, In, Tl, As 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소 또는 그 산화물로 된 분말을 더 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 혼합물을 가압 소결하는 단계
를 포함하는 제1항의 화합물 반도체의 제조 방법.
Bi 2 O 3 , Bi, Se, and Cu and powders composed of any one or two or more elements selected from the group consisting of Te, S, As, and Sb or oxides thereof, A powder selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, Cs, K, Na, Cd, Hg, Sn, Pb, Mn and Ga , In, Tl, As and Sb, or a powder of two or more elements or oxides thereof, to form a mixture; And
Pressing and sintering the mixture
The method of manufacturing a compound semiconductor according to claim 1,
제9항에 있어서,
상기 가압 소결 단계 이전에, 상기 혼합물을 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising a step of heat-treating the mixture before the pressure sintering step.
제10항에 있어서,
상기 혼합물의 열처리 단계는, 고체상 반응 방식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the heat treatment step of the mixture is carried out by a solid phase reaction method.
제9항에 있어서,
상기 가압 소결 단계는, 방전 플라즈마 소결 방식 또는 핫 프레스 방식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the pressure sintering step is performed by a discharge plasma sintering method or a hot press method.
Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z 및 Cu2 + cSe을 각각 합성하는 단계;
상기 합성된 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z와 Cu2+cSe을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 혼합물을 소결하는 단계
를 포함하는 제1항의 화합물 반도체의 제조 방법.
Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q 1 y Se b - z Q 2 z and Cu 2 + c Se;
Mixing to form a mixture z z Q2 and Cu 2 Se + c the combined Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - - y Q1 y Se b; And
Sintering the mixture
The method of manufacturing a compound semiconductor according to claim 1,
제13항에 있어서,
상기 혼합물 형성 단계는, 분말 형태의 Bi1 - xMxCu1 - wTwOa - yQ1ySeb - zQ2z와 분말 형태의 Cu2+cSe을 혼합하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein said mixing step comprises mixing a powdered Bi 1 - x M x Cu 1 - w T w O a - y Q 1 y Se b - z Q 2 z with powdered Cu 2 + c Se, A method of manufacturing a semiconductor.
제14항에 있어서,
상기 혼합물 형성 단계는, 볼 밀링에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the mixture forming step is performed by ball milling.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 화합물 반도체를 포함하는 열전 변환 소자.A thermoelectric conversion element comprising the compound semiconductor according to any one of claims 1 to 8. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 화합물 반도체를 P타입 열전 변환 재료로 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 변환 소자.A thermoelectric conversion element comprising a compound semiconductor according to any one of claims 1 to 8 as a P-type thermoelectric conversion material. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 화합물 반도체를 포함하는 태양 전지.9. A solar cell comprising the compound semiconductor according to any one of claims 1 to 8. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 화합물 반도체를 포함하는 벌크 열전 재료.A bulk thermoelectric material comprising the compound semiconductor according to any one of claims 1 to 8.
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