專利名稱：空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空穴傳導(dǎo)型(P型)半導(dǎo)體陶瓷制冷材料及其制備方法，屬半導(dǎo)體陶瓷材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體制冷材料及其應(yīng)用技術(shù)已引起眾多科研工作者和生產(chǎn)廠家的高度重視。但半導(dǎo)體制冷材料生產(chǎn)所存在的一些困難在很大程度上限制了半導(dǎo)體制冷材料及其應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。其中，材料的生產(chǎn)成本高、制造工藝復(fù)雜是半導(dǎo)體制冷材料廣泛應(yīng)用的最大障礙?，F(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷材料的傳統(tǒng)制備工藝主要有區(qū)熔法和粉末冶金法，這兩種方法都需在700℃左右進(jìn)行高溫熔煉，工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)條件苛刻，消耗大，成本高，導(dǎo)致P型半導(dǎo)體制冷材料制造成本較高。這是造成半導(dǎo)體制冷技術(shù)尚未廣泛應(yīng)用于民用這一廣闊領(lǐng)域的主要原因之一，同時(shí)也在很大程度上限制和制約了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種性能優(yōu)良、且制造成本較低的空穴傳導(dǎo)型(P型)半導(dǎo)體陶瓷制冷材料及其制備方法。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料，該陶瓷制冷材料由重量百分?jǐn)?shù)為20％～25％Bi2Te3、72％～75％Sb2Te3、3％～6％Sb2Se3三項(xiàng)成份百分?jǐn)?shù)之和為100％的混合物，和該混合物重量1.8％～2.5％Te的外加摻雜劑組成。
所述的空穴傳導(dǎo)半導(dǎo)體陶瓷制冷材料的摻雜劑為Te。
上述的空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料的制備方法，是將所述的組成各成份混合后采用陶瓷加工技術(shù)制備半導(dǎo)體陶瓷制冷材料，其步驟為(1)按所述的組成范圍內(nèi)設(shè)定組成計(jì)算出Bi、Te、Se、Sb及摻雜劑Te的量，并分別稱量后充分混合研磨，壓片成型，預(yù)燒；(2)預(yù)燒后的物料經(jīng)粉碎、研磨、壓片成型后，進(jìn)行二燒，制得所需要的空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料。
上述制備工藝的特征是壓片成型壓力為19MPa，預(yù)燒最高溫度410℃，升溫速率5℃/min，270℃保溫1小時(shí)，410℃保溫6小時(shí)，二燒前物料顆粒度控制在2.5μm～3.0μm，二燒最高溫度420℃，升溫速率6℃/min，420℃保溫2小時(shí)。
性能測(cè)試結(jié)果證明采用陶瓷制備工藝可制備出與單晶半導(dǎo)體制冷材料性能相當(dāng)?shù)腜型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料，其主要性能指標(biāo)達(dá)到以下水平

本發(fā)明所用原材料的利用率高，且制法簡(jiǎn)單，因而本發(fā)明的制造成本較低。
本發(fā)明的P型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料性能優(yōu)良，可應(yīng)用在科學(xué)研究、軍事、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等眾多領(lǐng)域，特別是在大規(guī)模集成線路、光敏器件、功率元件、高頻晶體管、電子儀器等元件和設(shè)備的冷卻方面具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按重量25％Bi2Te3+72％Sb2Te3+3％Sb2Se3，外加前三項(xiàng)成份量總和的2.0wt％Te的配方，將各種成份混合，研磨3-5小時(shí)。在壓力機(jī)上以19MPa左右的壓力壓制成型，在Ar氣氛中410℃進(jìn)行預(yù)燒1小時(shí)。預(yù)燒后樣品粉碎、研磨1-3小時(shí)，壓片后，在Ar氣氛中420℃左右二燒2小時(shí)，最后得到所需要的P型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料。
性能測(cè)試結(jié)果證明采用陶瓷制備工藝可制備出與單晶半導(dǎo)體制冷材料性能相當(dāng)?shù)腜型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料，所制備材料的主要性能指標(biāo)如下

實(shí)施例2～實(shí)施例5


按以上配比參照實(shí)施例1的方法即可獲得對(duì)應(yīng)的P型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷制冷材料，其特征在于該陶瓷制冷材料由重量百分?jǐn)?shù)為20％～25％Bi2Te3、72％～75％Sb2Te3、3％～6％Sb2Se3三項(xiàng)成份百分?jǐn)?shù)之和為100％的混合物，和該混合物重量1.8％～2.5％Te的外加摻雜劑組成。
2.如權(quán)利要求1所述的空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料，其特征在于所述摻雜劑為Te。
3.權(quán)利要求1所述的空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料的制備方法，是將所述的組成各成份混合后采用陶瓷加工技術(shù)制備半導(dǎo)體陶瓷制冷材料，其特征在于步驟為(1)按所述的組成范圍內(nèi)設(shè)定組成計(jì)算出Bi、Te、Se、Sb及摻雜劑Te的量，并分別稱量后充分混合研磨，壓片成型，氬氣氣氛下預(yù)燒；(2)預(yù)燒后的物料經(jīng)粉碎、研磨、壓片成型后，進(jìn)行二燒，制得所需要的空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于壓片成型壓力為19MPa，預(yù)燒最高溫度410℃，升溫速率5℃/min，270℃保溫1小時(shí)，410℃保溫6小時(shí)，二燒前物料顆粒度控制在2.5μm～3.0μm，二燒最高溫度420℃，升溫速率6℃/min，420℃保溫2小時(shí)，以上燒結(jié)均在氬氣氣氛保護(hù)下進(jìn)行。
全文摘要
一種空穴傳導(dǎo)型半導(dǎo)體陶瓷制冷材料及其制備方法。其材料組成為Bi
文檔編號(hào)C04B35/64GK1412152SQ0214776
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者陳文 , 徐慶, 周靜, 張斗, 張健, 朱泉峣, 麥立強(qiáng) 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)