WO2016200001A1 - 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재 - Google Patents

도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재 Download PDF

Info

Publication number
WO2016200001A1
WO2016200001A1 PCT/KR2015/014321 KR2015014321W WO2016200001A1 WO 2016200001 A1 WO2016200001 A1 WO 2016200001A1 KR 2015014321 W KR2015014321 W KR 2015014321W WO 2016200001 A1 WO2016200001 A1 WO 2016200001A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermoelectric
performance
improved
thermoelectric material
doping
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/014321
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류병기
박수동
김봉서
민복기
이지은
이희웅
주성재
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Publication of WO2016200001A1 publication Critical patent/WO2016200001A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur

Definitions

  • the present invention relates to a thermoelectric material having improved thermoelectric performance by adding a doping material. More particularly, the thermoelectric performance is improved by comparing a lattice state and an energy barrier value between the thermoelectric material and the doping material and adding the selected doping material. It is about material.
  • thermoelectric effect is due to the transfer of kinetic or thermal energy with charge when electrons or holes in the solid move.
  • Thermoelectric phenomena are direct energy conversion between electrical and thermal energy and can be used for thermoelectric power generation and thermoelectric cooling.
  • the thermoelectric material improves the efficiency of the thermoelectric element as the thermoelectric characteristic is improved.
  • the thermoelectric properties that determine these thermoelectric performances are thermoelectric power (V), Seebeck coefficient (S), Peltier coefficient ( ⁇ ), Thomson coefficient ( ⁇ ), Nernst coefficient (Q), Ettingshausen coefficient (P), and electrical conductivity ( ⁇ ), output factor (PF), performance index (Z), dimensionless performance index (ZT), thermal conductivity ( ⁇ ), Lorentz number (L), electrical resistivity ( ⁇ ) and the like.
  • thermoelectric energy efficiency is an important index for determining thermoelectric energy efficiency and can be expressed by the following equation.
  • thermoelectric conversion characteristics S is the Seebeck coefficient [ ⁇ V / K]
  • ⁇ is the electrical conductivity [1 / (ohm ⁇ cm)]
  • T is the temperature [K]
  • ⁇ is the thermal conductivity [W / mK 2 ].
  • the output factor represents the output of unit length per unit area of the material. This output factor must be excellent to obtain high ZT value.
  • the Seebeck coefficient and the electrical conductivity are excellent at the same time, the material having low thermal conductivity is excellent in the thermoelectric properties.
  • thermoelectric materials AgPb m SbTe m + 2 alloy is known to have excellent thermoelectric properties. Recently, many techniques for manufacturing an alloy by adding a metal dopant to the thermoelectric material have been studied. However, this study has a limitation in selecting a thermoelectric material that improves thermoelectric performance by adding a dopant because a standard for selecting a doping material is not determined according to the properties of the thermoelectric material.
  • an object of the present invention is to compare the lattice state and energy barrier value between the thermoelectric material and the dopant and to add a selected dopant to provide a thermoelectric material having improved thermoelectric performance.
  • thermoelectric material having improved thermoelectric performance by adding a dopant selectable in the content added to the thermoelectric material according to the thermoelectric properties of the dopant.
  • thermoelectric material having improved thermoelectric performance by adding the dopant the thermoelectric performance is improved by adding the dopant, characterized in that at least one dopant made of M'Q 'is added to the thermoelectric material made of MQ. Achieved by improved thermoelectric materials.
  • the M and the M ' is a metal material, the Q and the Q' is selected from the group consisting of oxygen (O), sulfur (S), selenium (Se), tellurium (Te) and mixtures thereof.
  • the molecular formula of MQ is selected from the group consisting of MQ, M 2 Q, M 2 Q 3 , MQ 2 and mixtures thereof, and the molecular formula of MQ is M'Q ', M' 2 Q ', M' It is preferably selected from the group consisting of 2 Q ' 3 , M'Q' 2 and mixtures thereof.
  • the M'Q ' compares the lattice state or energy barrier values of the MQ and the M'Q', and the lattice state of the MQ and the M'Q 'is a lattice constant and a lattice structure. It is preferable to include at least any one of the structure) and to make a comparison.
  • the M'Q ' may have a lattice constant value of -10% to 10% with respect to the lattice constant value of the MQ, and preferably has the same lattice structure as the lattice structure of the MQ.
  • the valence band energy barrier of MQ and M'Q ' is 0.3 eV or less
  • the valence band energy barrier of MQ and M'Q' is 0.3 eV or more
  • the MQ and M When the conduction band energy barrier of 'Q' is 0.3 eV or more, the valence band energy barrier of MQ and the M'Q 'is preferably 0.3 eV or less.
  • thermoelectric material having improved thermoelectric performance by comparing the lattice state and the energy barrier value between the thermoelectric material and the dopant and by adding the selected dopant.
  • thermoelectric material having improved thermoelectric performance by adding a dopant which can select a content to be added to the thermoelectric material according to the thermoelectric properties of the dopant.
  • 1 is a graph showing lattice constant values according to materials
  • FIGS. 2A and 2B are schematic views showing the flow of electrons and holes in n and p type thermoelectric devices
  • FIG. 4 is a graph arranged in the order of the conduction band value of FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing valence band values in order of FIG. 3;
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an electron barrier and a hole barrier of a (Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 ) / (ZnO) thermoelectric material.
  • thermoelectric material 8 is a graph showing the electrical resistivity of a thermoelectric material according to the amount of ZnO added
  • thermoelectric material 9 is a graph showing the Seebeck coefficient of the thermoelectric material
  • thermoelectric material 10 is a graph showing the thermal conductivity of a thermoelectric material
  • thermoelectric material 11 is a graph showing the dimensionless performance index of thermoelectric materials.
  • thermoelectric material having improved thermoelectric performance by adding a dopant according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • MQ thermoelectric material consisting of M and Q selected from the group consisting of oxygen (O), sulfur (S), selenium (Se), tellurium (Te) and mixtures thereof
  • M 'and oxygen ( O), sulfur (S), selenium (Se), tellurium (Te) and at least one M'Q 'doping material consisting of Q' selected from the group consisting of a mixture thereof is added to obtain a new thermoelectric material.
  • the metal materials M and M ' may also use a metal alloy mixed with a plurality of metals.
  • M and M ' may be the same metal material, or Q and Q' may be selected from the MQ thermoelectric material and M'Q 'doping material.
  • the molecular formula of MQ is selected from the group consisting of MQ, M 2 Q, M 2 Q 3 , MQ 2 and mixtures thereof, and the molecular formula of MQ is M'Q ', M' 2 Q ', M' 2 Q ' 3 , M'Q ' 2 and mixtures thereof.
  • the lattice state is changed between the MQ thermoelectric materials having a particular lattice state, thereby improving thermoelectric performance.
  • the M'Q 'doping material must have a lattice similar to that of the MQ thermoelectric material in order to be disposed between the MQ thermoelectric materials.
  • the lattice state refers to the lattice constant or lattice structure, and is suitable as an M'Q 'doping material when one of them is similar or both similar to an MQ thermoelectric material.
  • the thermoelectric performance of the new thermoelectric material may be increased to be similar or identical.
  • the value of the lattice constant means that the length (a, b, c) of the grid edge or the angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the grid edge.
  • the M'Q 'dopant preferably has a lattice constant value of -10% to 10%, which is highly likely to form a coherent interface, with respect to the lattice constant value of the MQ thermoelectric material. This is described in detail through a graph in which the lattice constant of FIG. 1 is described.
  • the materials described in FIG. 1 may be MQ thermoelectric materials or M'Q 'doping materials. When the content is high, the materials are MQ thermoelectric materials and when the content is less than MQ thermoelectric materials, the materials are M'Q doping materials.
  • the lattice constant of the MQ thermoelectric material can be calculated by the following method.
  • a quantum computer simulation based on Density functional theory was performed.
  • VASP DFT codes, planewave basis, PAW potential, and PBE exchange-correlation energy approximation were used.
  • the structure relaxation calculation for the given lattice structure was performed to find the lattice constant and atomic structure with the minimum total energy. This may also be applied to the method for obtaining the lattice constant of the M'Q 'doping material.
  • the lattice constant of h-Bi 2 Te 3 is represented by 6.29 ⁇ .
  • the lattice constant value that can be used as the M'Q 'doping material is 5.66 ⁇ to 6.92 ⁇ , which is -10% to 10%.
  • Materials within this range include BaS, BaSe, CaS, CaSe, CaTe and the like, which is suitable as a dopant of h-Bi 2 Te 3 thermoelectric material.
  • M'Q 'doping material In the case of PbTe having a lattice constant of 6.56 6., a material having a lattice constant of 5.90 ⁇ to 7.22 ⁇ can be used as the M'Q 'doping material.
  • the lattice constant of M'Q 'dopant is more than -10% to 10% as compared to MQ thermoelectric material, it cannot be disposed between MQ thermoelectric materials and is separated from each other, thereby not increasing the thermoelectric performance. Rather, it can act as an obstruction and adversely affect the flow of current.
  • selecting the M'Q 'dopant may be selected by comparing the lattice structure instead of the lattice constant.
  • the MQ thermoelectric material and the M'Q 'dopant should have the same lattice structure.
  • coherent or semi-coherent interfaces can be formed in the micro or nanometer region to reduce the electric conductivity loss.
  • the lattice structure is selected from the group consisting of simple cubic, body-centered-cubic, face-centered cubic, rock-salt-type, antifluororite, zinc-blende, hexagonal, wurtzite, rhombohedral or tetradymite and mixtures thereof. Shape.
  • the lattice structure is a shape selected from the group consisting of Rock-salt-type, Antifluororite, Rhombohedral or tetradymite and mixtures thereof.
  • the MQ thermoelectric material and the M'Q 'dopant may improve the thermoelectric performance when the lattice constant is mixed or the lattice structure is the same. Alternatively, when both the lattice constant and the lattice structure have desirable values, the thermoelectric performance is expected to be further improved.
  • MQ thermoelectric material and M'Q 'dopant should be selected by comparing not only lattice state but also energy barrier value.
  • the energy barrier value can be compared through the difference between the conduction band and the valence band of the MQ thermoelectric material and the M'Q 'dopant. If the conduction band difference between the MQ thermoelectric material and the M'Q 'dopant is 0.3 eV or less, the valence band difference should be 0.3 eV or more. If the conduction band difference is 0.3 eV or more, the valence band difference should be 0.3 eV or less.
  • the energy barrier value was calculated by the following method. Implement the surface atomic structure of each MQ thermoelectric material or M'Q 'dopant, calculate the DFT electronic structure, calculate the electronic structure against vacuum energy (evac), and obtain the valence band maximum : Ev) and conduction band minimum (Ec) were calculated. And the energy barrier value was obtained by calculating the Evac-Ev and Evac-Ec values of each material.
  • thermoelectric performance is minimal even if M'Q 'doping material is added. If both conduction band and valence band difference are more than 0.3eV, it is not arranged between MQ thermoelectric materials. Since they are separated from each other, they do not play a role of increasing thermoelectric performance, and may also act as an obstacle and adversely affect the current flow.
  • FIG. 2A illustrates an n-type thermal semiconductor device, where E B.major represents an electron having a large charge in the n-type. Electrons with multiple charges can move smoothly when the conduction band difference or valence band difference is less than 0.3 eV.
  • E B.minor represents hole, which is a small charge in n type, which should be higher than the level that prevents the movement of electrons. That is, in the case of small charges, the difference between the conduction band and the valence band should be 0.3 eV or more.
  • E B.major becomes a hole and E B.minor becomes an electron. Therefore, when the hole becomes less than 0.3 eV in the conduction band difference or the valence band difference, the electron becomes 0.3 eV on the contrary.
  • the heat moves in accordance with the flow of electrons in p-type thermal semiconductors, and the temperature of the heat absorbing portion is decreased, and the n-type and p-type energy barrier values are preferably opposite to each other.
  • the valence band difference should be 0.3 eV or more, and when the conduction band energy barrier is 0.3 eV or more, the valence band difference should be 0.3 eV or less.
  • CB conduction bands
  • VB valence bands
  • FIG. 5 is a graph of FIG. 3 sequentially arranged according to valence band values.
  • Bi 2 Se 3 and zb-ZnS have valence band differences of 0.3 eV or less and conduction band differences of 0.3 eV or more. That is, when one of Bi 2 Se 3 or zb-ZnS is used as an MQ thermoelectric material and the other is an M'Q 'dopant, the thermoelectric performance may be improved.
  • the MQ thermoelectric material and the M'Q 'dopant are BaO, BaS, BaSe, BaTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, CeO, CeS, CeSe, as shown in FIGS.
  • MQ is a thermoelectric material having a thermoelectric property
  • M'Q 'doping material can be used by selecting a thermoelectric material or a non-thermoelectric material. If the M'Q 'dopant is a non-thermoelectric material, it is preferable to mix 1 to 25 vol% with respect to 100 vol% of the MQ thermoelectric material. When the M'Q 'dopant is less than 1vol%, the thermoelectric performance improvement effect is insignificant, and when the M'Q' dopant exceeds 25vol%, the thermoelectric performance may be lowered by the non-thermoelectric material M'Q 'dopant.
  • the M'Q 'doping material is a material having thermoelectric properties
  • thermoelectric performance of the selected (Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 ) / (ZnO) thermoelectric material may be measured through FIGS. 6 to 11.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a lattice shape of a Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 thermoelectric material and a ZnO dopant, and the lattice shapes of the thermoelectric material and the dopant are similar to each other.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating values predicted through calculation of electron barriers and hole barriers of (Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 ) / (ZnO) thermoelectric materials.
  • the electron barrier predicted here is 0 to 0.3 eV
  • the hole barrier is 2.9 to 3.3 eV.
  • thermoelectric performance experiments were performed using a (Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 ) / (ZnO) thermoelectric material having a lattice shape and an energy barrier value expected to be improved through the present invention.
  • ZnO vol 0.0%) refers to a thermoelectric material without ZnO dopant (Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 ), and ZnO (vol 1.0%) is obtained by adding ZnO dopant by 1% of the total volume.
  • (Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 ) / (ZnO) means a thermoelectric material.
  • thermoelectric material electrical resistivity
  • thermoelectric material 9 is a graph showing the Seebeck coefficient of a ZnO dopant-added thermoelectric material in the same ratio as that of FIG. 8. However, it can be seen that the Seebeck coefficient value of the thermoelectric material to which the ZnO dopant is added is slightly higher than the thermoelectric material to which the ZnO dopant is not added.
  • FIG. 10 is a graph illustrating a measurement of thermal conductivity of a thermoelectric material. It can be seen that the thermoelectric material to which the ZnO dopant is added is lower than the thermoelectric material to which the ZnO dopant is not added.
  • thermoelectric performance is improved when the ZnO dopant is added.
  • thermoelectric material is added to increase the thermoelectric performance of the thermoelectric material, and there is no standard for selecting a doping material according to the thermoelectric material.
  • the present invention was able to compare the lattice state and energy barrier value of the thermoelectric material with the dopant and to obtain a thermoelectric material added with a dopant having an appropriate lattice state and energy barrier value.
  • thermoelectric material to which the selected dopant was added through the present invention was improved in thermoelectric performance than the thermoelectric material to which the dopant was not added.
  • the present invention relates to a thermoelectric material having improved thermoelectric performance by adding a doping material. More particularly, the thermoelectric performance is improved by comparing a lattice state and an energy barrier value between the thermoelectric material and the doping material and adding the selected doping material. Available in the field of materials.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

본 발명은, 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재에 있어서, MQ로 이루어진 열전소재에 M'Q'로 이루어진 도핑재가 첨가되는 것을 기술적 요지로 한다. (상기 M 및 상기 M'은 금속소재이며, 상기 Q 및 상기 Q'은 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루룸(Te) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것임.) 이에 의해 열전소재와 도핑재 간에 격자상태 및 에너지 베리어 값을 비교하고 이를 통해 선택된 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재를 얻을 수 있다. 또한 도핑재의 열전특성에 따라 열전소재에 첨가되는 함량을 선택가능한 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재를 얻을 수 있다.

Description

도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재
본 발명은 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전소재와 도핑재 간에 격자상태 및 에너지 베리어 값을 비교하고 이를 통해 선택된 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재에 관한 것이다.
열전현상(Thermolelectric effect)은 고체(Solid) 내 전자(Electron)나 정공(Hole)이 이동할 때 전하와 함께 운동에너지 또는 열에너지를 전달한다는 점에서 기인한다. 열전현상은 전기에너지와 열에너지 간의 직접적인 에너지 변환 현상으로 열전발전 및 열전냉각으로 활용 가능하다. 열전소재는 열전특성이 향상될수록 열전소자의 효율이 향상된다. 이러한 열전성능을 결정하는 열전특성은 열기전력(V), 제벡 계수(S), 펠티어 계수(π), 톰슨 계수(τ), 네른스트 계수(Q), 에팅스하우젠 계수(P), 전기전도도(σ), 출력인자(PF), 성능지수(Z), 무차원 성능지수(ZT), 열전도도(κ), 로렌츠수(L), 전기 저항율(ρ) 등과 같은 물성이다.
그 중 무차원 성능지수(Dimensionless figure of merit, ZT)는 열전 변환 에너지 효율을 결정하는 중요한 지표로써 다음과 같은 식을 통해 나타낼 수 있다.
ZT=S2σT/κ
여기서 S는 제벡계수[μV/K], σ는 전기전도도[1/(ohm×cm)], T는 온도[K], κ는 열전도도[W/mK2] 값을 나타낸다. 이와 같은 식에서 T를 제외한 부분은 출력인자(Power factor)로서 열전변환특성을 평가할 수 있는 척도이다. 출력인자는 소재의 단위면적당 단위길이의 출력을 나타내는 값이며 이 출력인자가 우수해야 높은 ZT 값을 얻을 수 있다. 다시 말해, 제벡계수와 전기전도도가 동시에 우수하며, 열전도도가 낮은 물질이 열전특성이 우수하다. 이러한 열전소재를 제조함으로써 냉각 및 발전의 효율을 높일 수 있게 된다.
열전소재 중 AgPbmSbTem+2 합금이 열전특성이 우수하다고 알려져 최근에는 이와 같이 열전소재에 금속 도핑재를 첨가하여 합금을 제조하기 위한 기술이 많이 연구되고 있다. 하지만 이러한 연구는 열전소재의 물성에 맞춰 도핑재를 선택하는 기준이 정해져 있지 않아 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상되는 열전소재를 정하는 데 한계가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 열전소재와 도핑재 간에 격자상태 및 에너지 베리어 값을 비교하고 이를 통해 선택된 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재를 제공하는 것이다.
또한 도핑재의 열전특성에 따라 열전소재에 첨가되는 함량을 선택가능한 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재를 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재에 있어서, MQ로 이루어진 열전소재에 M'Q'로 이루어진 1종 이상의 도핑재가 첨가되는 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재에 의해 달성된다. (상기 M 및 상기 M'은 금속소재이며, 상기 Q 및 상기 Q'은 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루룸(Te) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것임.)
여기서, 상기 MQ의 분자식은, MQ, M2Q, M2Q3, MQ2 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 MQ의 분자식은, M'Q', M'2Q', M'2Q'3, M'Q'2 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 M'Q'은, 상기 MQ와 상기 M'Q'의 격자상태 또는 에너지 베리어 값을 비교하며, 상기 MQ와 상기 M'Q'의 격자상태는, 격자상수(Lattice constant) 및 격자구조(Lattice structure) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 비교하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 M'Q'은, 상기 MQ의 격자상수 값에 대해 -10% 내지 10%의 격자상수 값을 갖도록 하며, 상기 MQ의 격자구조와 동일한 격자구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 MQ와 상기 M'Q'의 전도대(Conduction band) 에너지 베리어가 0.3eV 이하일 경우, 상기 MQ와 상기 M'Q'의 가전자대(Valence band) 에너지 베리어는 0.3eV 이상이며, 상기 MQ와 상기 M'Q'의 전도대(Conduction band) 에너지 베리어가 0.3eV 이상일 경우, 상기 MQ와 상기 M'Q'의 가전자대(Valence band) 에너지 베리어는 0.3eV 이하인 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면 열전소재와 도핑재 간에 격자상태 및 에너지 베리어 값을 비교하고 이를 통해 선택된 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재를 얻을 수 있다.
또한 도핑재의 열전특성에 따라 열전소재에 첨가되는 함량을 선택가능한 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재를 얻을 수 있다.
도 1은 소재에 따른 격자상수 값을 나타낸 그래프이고,
도 2a 및 도 2b는 n 및 p 타입 열전소자에서 전자 및 정공의 흐름을 나타낸 개략도이고,
도 3은 소재에 따른 전도대 및 가전자대 값을 나타낸 그래프이고,
도 4는 도 3을 전도대 값의 순서에 맞춰 정리한 그래프이고,
도 5는 도 3을 가전자대 값을 순서에 맞춰 정리한 그래프이고,
도 6은 ZnO와 Bi2Te3의 격자형태를 나타낸 도면이고,
도 7은 (Bi2Te2.7Se0.3)/(ZnO) 열전소재의 전자 베리어 및 홀 베리어를 나타낸 도면이고,
도 8은 ZnO가 첨가되는 양에 따른 열전소재의 전기 저항율을 나타낸 그래프이고,
도 9는 열전소재의 제벡 계수를 나타낸 그래프이고,
도 10은 열전소재의 열전도도를 나타낸 그래프이고,
도 11은 열전소재의 무차원 성능지수를 나타낸 그래프이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재를 상세히 설명한다.
금속소재인 M과 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루룸(Te) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 Q로 이루어진 MQ 열전소재에, 마찬가지로 금속소재인 M'과 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루룸(Te) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 Q'로 이루어진 1종 이상의 M'Q' 도핑재를 첨가하여 새로운 열전소재를 얻는다. 여기서 금속소재인 M 및 M'은 복수의 금속이 혼합된 금속합금도 사용 가능하다. 경우에 따라서 M 및 M'은 동일한 금속소재이거나, Q 및 Q'은 동일한 소재가 되도록 MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재를 선택할 수 있다.
MQ의 분자식은, MQ, M2Q, M2Q3, MQ2 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, MQ의 분자식은, M'Q', M'2Q', M'2Q'3, M'Q'2 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
M'Q' 도핑재가 첨가되면 특정 격자상태를 띄고 있는 MQ 열전소재의 사이에 배치되어 격자상태가 변하게 되고 이를 통해 열전성능이 향상될 수 있다. 이와 같이 MQ 열전소재 사이에 배치되기 위해서는 M'Q' 도핑재가 MQ 열전소재와 유사한 격자상태를 가져야 한다. 격자상태는 격자상수(Lattice constant) 또는 격자구조(Lattice structure)를 말하며 이들 중 하나가 MQ 열전소재와 유사하거나 둘 다 유사한 경우 M'Q' 도핑재로 적합하다. 즉 MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재의 격자상수 값을 비교하였을 때 유사 또는 동일해야 새로운 열전소재의 열전성능이 증가할 수 있다. 여기서 격자상수 값은 격자 모서리의 길이(a, b, c) 또는 격자 모서리의 각도(α, β, γ)인 것을 의미한다.
격자상수를 비교해보면 MQ 열전소재의 격자상수 값에 대해 M'Q' 도핑재는 코히런트(Coherent) 계면 형성 가능성이 높은 -10% 내지 10%의 격자상수 값을 가지는 것이 바람직하다. 이는 도 1의 격자상수가 기재된 그래프를 통해 상세히 설명한다. 도 1에 기재된 소재들은 MQ 열전소재 또는 M'Q' 도핑재가 될 수 있는데, 함유량이 많을 경우 MQ 열전소재가 되고 MQ 열전소재보다 함유량이 적을 경우에는 M'Q 도핑재가 된다.
MQ 열전소재의 격자상수는 다음의 방법으로 실시하여 계산할 수 있다. 범밀도 함수론(Density functional theory)에 기반한 양자전산 모사 계산방법을 수행하였다. VASP DFT 코드와 평면파 기반(Planewave basis), PAW 포텐셜, PBE exchange-correlation 에너지 근사법을 사용하였다. 주어진 격자 구조에 대한 구조 최적화(Structure relaxation) 계산을 진행하여 총에너지(Total energy) 값이 최소가 되는 격자상수와 원자구조를 구하였다. 이는 M'Q' 도핑재의 격자상수를 구하는 법에도 적용될 수 있다.
도 1에서 h-Bi2Te3의 경우 격자상수 값이 6.29Å으로 나타나 있다. 이를 MQ 열전소재로 할 경우 MQ 열전소재의 상수 값이 6.29Å이기 때문에 M'Q' 도핑재로 사용가능한 격자상수 값은 -10% 내지 10%인 5.66Å 내지 6.92Å가 된다. 이와 같은 범위 내에 있는 소재로는 BaS, BaSe, CaS, CaSe, CaTe 등이 있으며, 이는 h-Bi2Te3 열전소재의 도핑재로 적합하다. 또한 격자상수가 6.56Å인 PbTe의 경우 M'Q' 도핑재로써 5.90Å 내지 7.22Å의 격자상수 값을 가지는 소재를 사용할 수 있다. 여기서 MQ 열전소재와 비교하여 M'Q' 도핑재의 격자상수 값이 -10% 내지 10%를 벗어나게 될 경우 MQ 열전소재의 사이에 배치되지 못하고 서로 분리되기 때문에 열전성능을 증가시키는 역할을 하지 못할 뿐만 아니라, 방해물로 작용하여 전류의 흐름에 악영향을 줄 수 있다.
M'Q' 도핑재를 선택할 때 격자상수 대신 격자구조를 비교하여 선택할 수도 있다. 격자구조의 경우 MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재가 동일한 격자구조를 가지고 있어야 한다. 동일한 격자구조를 가지는 MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재가 혼합되면 마이크로 또는 나노미터 영역에서 코히런트(Coherent) 또는 세미-코히런트(Semi-coherent) 계면을 형성하여 전기전도도 손실을 줄일 수 있다.
MQ 열전소재의 경우 격자구조가 simple cubic, body-centered-cubic, face-centered cubic, rock-salt-type, antifluororite, zinc-blende, hexagonal, wurtzite, rhombohedral 또는 tetradymite 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 형상이다. M'Q' 도핑재의 경우 MQ 열전소재와 마찬가지로 격자구조가 Rock-salt-type, Antifluororite, Rhombohedral 또는 tetradymite 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 형상이다.
따라서 MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재는 격자상수가 유사하거나 격자구조가 동일한 것을 혼합하게 되면 열전성능이 향상될 수 있다. 또는 격자상수 및 격자구조 둘 다 바람직한 값을 가질 경우 열전성능이 더욱 향상될 것으로 기대된다.
MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재는 격자상태뿐만 아니라 에너지 베리어(Energy barrier) 값도 비교하여 선택해야 한다. 에너지 베리어 값은 MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재의 전도대(Couduction band) 차이와 가전자대(Valence band) 차이를 통해 비교할 수 있다. MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재의 전도대 차이가 0.3eV 이하일 경우 가전자대 차이는 0.3eV 이상이어야 하고, 전도대 차이가 0.3eV 이상일 경우 가전자대 차이는 0.3eV 이하여야 한다. 이는 MQ 열전소재에서 다수전하(Majority carrier)는 M'Q' 도핑재를 통해 흐름이 방해되지 않으며, MQ 열전소재의 소수전하(Minority carrier)는 M'Q' 도핑재를 통과시 흐름이 방해되어 전기전도도가 유지되어야 하기 때문이다. 이를 통해 제벡계수와 열전도도가 향상되고 최종적으로 무차원 성능지수가 증가하여 열전성능이 향상된다.
에너지 베리어 값의 계산은 다음과 같은 방법을 통해 실시하였다. 각 MQ 열전소재 또는 M'Q' 도핑재의 표면원자구조를 구현하고 DFT 전자구조를 계산하여 진공에너지(Vacuum energy: Evac) 대비하여 전자구조를 계산하고, 이를 통해 얻은 가전자대 최대점(Valence band maximum: Ev)과 전도대 최소점(Conduction band minimum: Ec) 값을 계산하였다. 그리고 각 소재의 Evac-Ev와 Evac-Ec 값을 계산하여 에너지 베리어 값을 얻을 수 있었다.
만약 전도대 차이와 가전자대 차이가 모두 0.3eV 이하일 경우 M'Q' 도핑재를 첨가하여도 열전성능 향상이 미미하며, 전도대 차이와 가전자대 차이가 모두 0.3eV 이상일 경우 MQ 열전소재의 사이에 배치되지 못하고 서로 분리되기 때문에 열전성능을 증가시키는 역할을 하지 못할 뿐만 아니라, 방해물로 작용하여 전류의 흐름에 악영향을 줄 수 있다.
이를 도 2에 도시된 바와 같이 열반도체 소자에 적용해서 설명할 수 있다. 도 2a는 n 타입의 열반도체 소자를 나타낸 것으로 EB.major는 n 타입에서 다수전하인 전자(Electron)를 나타낸다. 다수전하인 전자는 전도대 차이 또는 가전자대 차이가 0.3eV 이하가 되어야 원활하게 이동할 수 있다. EB.minor는 n 타입에서 소수전하인 정공(Hole)을 나타낸 것으로, 이는 전자의 이동을 막는 수준보다 큰 수준으로 이루어져야 하므로 전자를 막는 수준인 0.3eV 이하보다 커야한다. 즉 소수전하인 경우 전도대 또는 가전자대 차이가 0.3eV 이상이 되어야 한다.
이와 반대로 도 2b와 같이 p 타입의 열반도체 소자는 EB.major가 정공이 되며 EB.minor가 전자가 된다. 따라서 정공이 전도대 차이 또는 가전자대 차이가 0.3eV 이하이게 되면 전자는 반대로 0.3eV가 된다. n 타입의 열반도체에서는 전자의 흐름에 따라, p 타입의 열반도체에서는 정공의 흐름에 따라 열이 이동하여 흡열부의 온도가 낮아지며, n 타입과 p 타입은 에너지 베리어 값이 서로 반대인 것이 바람직하다.
이와 같이 MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재의 전도대 에너지 베리어가 0.3eV 이하일 경우 가전자대 차이는 0.3eV 이상이어야 하고, 전도대 에너지 베리어가 0.3eV 이상일 경우 가전자대 차이는 0.3eV 이하가 되어야 한다.
도 3은 MQ 열전소재 또는 M'Q' 도핑재로 사용 가능한 소재들의 전도대(CB) 및 가전자대(VB)를 나타낸 그래프이다. 다음과 같이 계산된 그래프를 통해 두 가지 소재에 대한 전도대 차이 및 가전자대 차이를 확인할 수 있으며, 전도대 차이 및 가전자대 차이를 통해 열전성능을 향상시킬 수 있는 소재를 선택가능하다.
도 3을 전도대 값에 따라 정리한 도 4를 통해 비교해 보면, Sb2Te3와 wz-ZnO가 전도대 차이는 0.3eV 이하이면서 가전자대 차이는 0.3eV 이상으로 나타난다. 따라서 Sb2Te3 또는 wz-ZnO 중 하나를 MQ 열전소재로 하고 다른 하나를 M'Q' 도핑재로 하여 이들을 혼합할 경우 열전성능이 향상될 것으로 예측할 수 있다.
도 5는 도 3을 가전자대 값에 따라 순차적으로 정리한 그래프로, 이를 확인해보면 Bi2Se3와 zb-ZnS가 가전자대 차이는 0.3eV 이하이면서 전도대 차이는 0.3eV 이상으로 나타난다. 즉 Bi2Se3 또는 zb-ZnS 중 하나를 MQ 열전소재로 하고 다른 하나를 M'Q' 도핑재로 하여 이들을 혼합할 경우 열전성능이 향상될 것으로 예측할 수 있다.
MQ 열전소재와 M'Q' 도핑재는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 BaO, BaS, BaSe, BaTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, CeO, CeS, CeSe, CeTe, EuO, EuS, EuSe, EuTe, GeO, GeS, GeSe, GeTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, LaO, LaS, LaSe, LaTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, SnO, SnS, SnSe, SnTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, AgO, AgS, SgSe, AgTe, AuO, AuS, AuSe, AuTe, PtO, PtS, PtSe, PtSe, NaO, NaS, NaSe, NaTe, BiO, BiS, BiSe, BiTe, SbO, SbS, SbSe, SbTe, MoO, MoS, MoSe, MoTe 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하나 이 이외의 다른 소재를 사용하여도 무방하다.
MQ는 열전특성을 가지는 열전소재이나, M'Q' 도핑재의 경우 열전소재 또는 비열전소재를 선택하여 사용가능하다. 만약 M'Q' 도핑재가 비열전소재일 경우 MQ 열전소재 100vol%에 대해 1 내지 25vol% 혼합되는 것이 바람직하다. M'Q' 도핑재가 1vol% 미만일 경우 열전성능 향상 효과가 미미하며, 25vol%를 초과할 경우 비열전소재인 M'Q' 도핑재에 의해 오히려 열전성능이 떨어질 수 있다.
M'Q' 도핑재가 열전특성을 가지는 소재일 경우 MQ 열전소재 100vol%에 대해 1 내지 100vol% 혼합되는 것이 바람직하다. 1vol% 미만일 경우 마찬가지로 열전성능 향상 효과가 미미하며, 100vol%를 초과할 경우 도핑재가 아닌 주소재로 되어 원래 주소재인 MQ 열전소재의 특성을 얻지 못할 수 있다.
상기와 같은 특성들을 통해 선택된 (Bi2Te2.7Se0.3)/(ZnO) 열전소재의 열전성능을 측정한 결과를 도 6 내지 도 11을 통해 확인할 수 있다. 도 6은 Bi2Te2.7Se0.3 열전소재와 ZnO 도핑재의 격자형상을 나타낸 도면으로 도면에서 확인할 수 있듯이 열전소재와 도핑재의 격자형상이 서로 유사하다. 도 7은 (Bi2Te2.7Se0.3)/(ZnO) 열전소재의 전자 베리어와 홀 베리어를 계산을 통해 예측한 값을 나타내는 도면이다. 여기서 예측되는 전자 베리어는 0 내지 0.3eV이고, 홀 베리어는 2.9 내지 3.3eV이다.
이와 같이 본 발명을 통해 열전성능이 향상될 것으로 예상되는 격자형상과 에너지 베리어 값을 가지는 (Bi2Te2.7Se0.3)/(ZnO) 열전소재를 이용하여 열전성능 실험을 하였다. 여기서 ZnO(vol 0.0%)는 ZnO 도핑재를 첨가하지 않은 (Bi2Te2.7Se0.3) 열전소재를 의미하며, ZnO(vol 1.0%)는 ZnO 도핑재를 전체 부피에 대해 1% 부피비만큼 첨가한 (Bi2Te2.7Se0.3)/(ZnO) 열전소재를 의미한다.
도 8은 열전소재의 전기 저항율(Electrical resistivity)을 나타낸 그래프로 ZnO 도핑재가 첨가되지 않은 열전소재보다 ZnO 도핑재가 1% 첨가된 열전소재의 전기 저항율은 높은 것을 확인할 수 있다.
도 9는 도 8과 동일한 비율로 ZnO 도핑재가 첨가된 열전소재의 제벡 계수를 나타낸 그래프로 300 내지 550K의 온도에서 ZnO 도핑재가 첨가된 열전소재의 제벡 계수 값이 높은 것을 확인하였으며, 600K에서도 비슷하기는 하지만 ZnO 도핑재가 첨가된 열전소재의 제벡 계수 값이 ZnO 도핑재가 첨가되지 않은 열전소재보다 조금 높은 것을 확인할 수 있다.
도 10은 열전소재의 열전도도(Themal conductivity)를 측정한 값을 나타낸 그래프로, ZnO 도핑재가 첨가되지 않은 열전소재보다 ZnO 도핑재가 첨가된 열전소재가 열전도도가 낮은 것을 확인할 수 있었다.
하지만 도 11에 도시된 바와 같이 도 8 내지 10을 통해 얻어진 값을 통해 계산된 무차원 성능지수(ZT) 값을 확인해보면 ZnO 도핑재가 첨가된 열전소재가 무차원 성능지수 값이 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 ZnO 도핑재가 첨가될 경우 열전성능이 향상되는 것을 의미한다.
이와 같이 종래에는 열전소재의 열전 성능을 증가시키 위해 도핑재를 추가하였는데, 열전소재에 따른 도핑재를 선택하기 위한 기준이 따로 마련되어 있지 않았다. 이를 위해 본 발명에서는 열전소재의 격자상태와 에너지 베리어 값을 도핑재와 비교하고 적절한 격자상태와 에너지 베리어 값을 가진 도핑재를 첨가한 열전소재를 얻을 수 있었다. 이를 실제로 실험해본 결과 도핑재를 첨가하지 않은 열전소재보다 본 발명을 통해 선택된 도핑재를 첨가한 열전소재가 열전 성능이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전소재와 도핑재 간에 격자상태 및 에너지 베리어 값을 비교하고 이를 통해 선택된 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재 분야에 이용가능하다.

Claims (15)

  1. 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재에 있어서,
    MQ로 이루어진 열전소재에 M'Q'로 이루어진 1종 이상의 도핑재가 첨가되는 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
    (상기 M 및 상기 M'은 금속소재이며,
    상기 Q 및 상기 Q'은 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루룸(Te) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것임.)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 MQ의 분자식은,
    MQ, M2Q, M2Q3, MQ2 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 MQ의 분자식은,
    M'Q', M'2Q', M'2Q'3, M'Q'2 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 M'Q'은,
    상기 MQ와 상기 M'Q'의 격자상태 또는 에너지 베리어 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 MQ와 상기 M'Q'의 격자상태는,
    격자상수(Lattice constant) 및 격자구조(Lattice structure) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 비교하는 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 M'Q'은,
    상기 MQ의 격자상수 값에 대해 -10% 내지 10%의 격자상수 값을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 격자상수 값은 격자 모서리의 길이(a, b, c) 또는 격자 모서리의 각도(α, β, γ)인 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 M'Q'는,
    상기 MQ의 격자구조와 동일한 격자구조를 가지는 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 MQ 및 상기 M'Q' 각각은,
    simple cubic, body-centered-cubic, face-centered cubic, rock-salt-type, antifluororite, zinc-blende, hexagonal, wurtzite, rhombohedral 또는 tetradymite 격자구조 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 열전성능이 향상된 열전소재.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 MQ와 상기 M'Q'의 전도대(Conduction band) 에너지 베리어가 0.3eV 이하일 경우, 상기 MQ와 상기 M'Q'의 가전자대(Valence band) 에너지 베리어는 0.3eV 이상인 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 MQ와 상기 M'Q'의 전도대(Conduction band) 에너지 베리어가 0.3eV 이상일 경우, 상기 MQ와 상기 M'Q'의 가전자대(Valence band) 에너지 베리어는 0.3eV 이하인 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 M 및 상기 M'은 동일한 금속소재인 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 Q 및 상기 Q'은 동일한 소재인 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 M'Q'가 열전특성을 지니지 않는 비열전소재인 경우,
    상기 M'Q'는 상기 MQ 100vol%에 대해 1 내지 25vol% 혼합된 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 M'Q'가 열전특성을 지니는 열전소재인 경우,
    상기 M'Q'는 열전특성을 가지며, 상기 MQ 100vol%에 대해 1 내지 100vol% 혼합된 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 MQ는 또는 상기 M'Q'는,
    BaO, BaS, BaSe, BaTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, CeO, CeS, CeSe, CeTe, EuO, EuS, EuSe, EuTe, GeO, GeS, GeSe, GeTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, LaO, LaS, LaSe, LaTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, SnO, SnS, SnSe, SnTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, AgO, AgS, SgSe, AgTe, AuO, AuS, AuSe, AuTe, PtO, PtS, PtSe, PtSe, NaO, NaS, NaSe, NaTe, BiO, BiS, BiSe, BiTe, SbO, SbS, SbSe, SbTe, MoO, MoS, MoSe, MoTe 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재.
PCT/KR2015/014321 2015-06-09 2015-12-28 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재 WO2016200001A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0080946 2015-06-09
KR1020150080946A KR102269412B1 (ko) 2015-06-09 2015-06-09 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016200001A1 true WO2016200001A1 (ko) 2016-12-15

Family

ID=57503925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/014321 WO2016200001A1 (ko) 2015-06-09 2015-12-28 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102269412B1 (ko)
WO (1) WO2016200001A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111793807A (zh) * 2020-07-09 2020-10-20 北方工业大学 一种铜基复合析氢材料的制备方法
CN113540334A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 陕西科技大学 一种激光辐照PbS量子点嵌入SnSe热电材料及其制备方法和应用
CN113956042A (zh) * 2021-09-18 2022-01-21 深圳大学 一种菱方相GeSe基热电材料及其制备方法
CN116639979A (zh) * 2023-06-09 2023-08-25 攀枝花学院 具有高热电性能的CdS基热电材料及其制备方法
CN116768627A (zh) * 2023-06-21 2023-09-19 深圳大学 一种碲化锗基热电材料及其制备方法
WO2024066595A1 (zh) * 2022-09-28 2024-04-04 电子科技大学长三角研究院(湖州) W掺杂对硒氧化铋热电性能影响的测定方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230087125A (ko) 2021-12-09 2023-06-16 울산과학기술원 p형 열전소자 제작방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100009521A (ko) * 2008-07-18 2010-01-27 삼성전자주식회사 열전재료 및 칼코게나이드 화합물
KR20120035793A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 한국교통대학교산학협력단 마그네슘 실리사이드계 열전재료의 제조방법
US20120111385A1 (en) * 2009-08-14 2012-05-10 Ganapathiraman Ramanath Doped pnictogen chalcogenide nanoplates, methods of making, and assemblies and films thereof
KR20130127317A (ko) * 2012-05-14 2013-11-22 삼성전자주식회사 파워팩터 증대된 열전소재 및 그 제조 방법
KR20150030103A (ko) * 2013-09-11 2015-03-19 주식회사 엘지화학 열전 변환 재료 및 그 제조 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010049300A1 (de) 2010-10-22 2012-04-26 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Halbleiterelemente bestehend aus thermoelektrischem Material zum Einsatz in einem thermoelektrischen Modul
KR101417965B1 (ko) 2013-05-30 2014-07-14 한국전기연구원 Ａｇ와 Ｓｂ와 Ｌａ이 도핑된 ＧｅＴｅ계 열전재료 및 그 제조방법
KR101417968B1 (ko) 2013-09-13 2014-07-14 한국전기연구원 Ｎａ과 Ａｇ가 도핑된 ＰｂＴｅ계 열전재료 및 그 제조방법
JP6269352B2 (ja) 2013-12-16 2018-01-31 住友電気工業株式会社 熱電材料、熱電モジュール、光センサおよび熱電材料の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100009521A (ko) * 2008-07-18 2010-01-27 삼성전자주식회사 열전재료 및 칼코게나이드 화합물
US20120111385A1 (en) * 2009-08-14 2012-05-10 Ganapathiraman Ramanath Doped pnictogen chalcogenide nanoplates, methods of making, and assemblies and films thereof
KR20120035793A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 한국교통대학교산학협력단 마그네슘 실리사이드계 열전재료의 제조방법
KR20130127317A (ko) * 2012-05-14 2013-11-22 삼성전자주식회사 파워팩터 증대된 열전소재 및 그 제조 방법
KR20150030103A (ko) * 2013-09-11 2015-03-19 주식회사 엘지화학 열전 변환 재료 및 그 제조 방법

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111793807A (zh) * 2020-07-09 2020-10-20 北方工业大学 一种铜基复合析氢材料的制备方法
CN111793807B (zh) * 2020-07-09 2021-02-12 北方工业大学 一种铜基复合析氢材料的制备方法
CN113540334A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 陕西科技大学 一种激光辐照PbS量子点嵌入SnSe热电材料及其制备方法和应用
CN113540334B (zh) * 2021-07-15 2022-11-15 陕西科技大学 一种激光辐照PbS量子点嵌入SnSe热电材料及其制备方法和应用
CN113956042A (zh) * 2021-09-18 2022-01-21 深圳大学 一种菱方相GeSe基热电材料及其制备方法
CN113956042B (zh) * 2021-09-18 2023-02-03 深圳大学 一种菱方相GeSe基热电材料及其制备方法
WO2024066595A1 (zh) * 2022-09-28 2024-04-04 电子科技大学长三角研究院(湖州) W掺杂对硒氧化铋热电性能影响的测定方法
CN116639979A (zh) * 2023-06-09 2023-08-25 攀枝花学院 具有高热电性能的CdS基热电材料及其制备方法
CN116768627A (zh) * 2023-06-21 2023-09-19 深圳大学 一种碲化锗基热电材料及其制备方法
CN116768627B (zh) * 2023-06-21 2024-04-12 深圳大学 一种碲化锗基热电材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160144600A (ko) 2016-12-19
KR102269412B1 (ko) 2021-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016200001A1 (ko) 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재
Ohtaki et al. High‐temperature thermoelectric properties of (Zn1− x Al x) O
Noda et al. Temperature dependence of thermoelectric properties of Mg2Si0. 6Ge0. 4
Young et al. Thermoelectric properties of pure and doped FeMSb (M= V, Nb)
US5439528A (en) Laminated thermo element
US7179986B2 (en) Self-assembled quantum dot superlattice thermoelectric materials and devices
US20150155464A1 (en) Thermoelectric Structures and Devices Based on Topological Insulators
KR101779497B1 (ko) 나노입자가 도핑된 열전소자를 포함하는 열전모듈 및 그 제조 방법
KR101772392B1 (ko) 산화 및 휘발이 억제되는 열전소자 및 그 제조방법
RU2336598C2 (ru) Твердотельный преобразователь энергии (варианты) и способ преобразования тепловой энергии в электрическую или электрической в холод (варианты)
KR20150090573A (ko) 열전소자용 페이스트 조성물, 이를 이용한 열전소자의 제조방법, 및 열전소자
Macklin et al. On the use of oxides for thermoelectric refrigeration
CN1701449A (zh) 热电转换材料及其制造方法
JP2012248845A (ja) 熱電材料の製造方法
CN109791972A (zh) 超晶格热电材料和使用其的热电装置
Haras et al. Unconventional thin-film thermoelectric converters: structure, simulation, and comparative study
Cui et al. Remarkable electronic band structure leads to high thermoelectric properties in p-type γ-Cu2S
WO2018131532A1 (ja) 熱電変換素子およびその製造方法
KR101446424B1 (ko) 열전 변환 물질
US3018312A (en) Thermoelectric materials
KR20180016717A (ko) 열전소자의 제조방법
Vedernikov et al. Cooling thermoelements with superconducting leg
Fritts Design parameters for optimizing the efficiency of thermoelectric generators utilizing P-type and N-type lead telluride
US20060016248A1 (en) Thermoelectric Circuits Utilizing Series Isothermal Heterojunctions
KR20170055833A (ko) 셀레늄 함량이 증가된 열전소재

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15895069

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15895069

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1