釬焊法制備CoSb3基熱電元器件及性能研究.pdf

1、CoSb3基方鈷礦熱電材料因其特殊的“電子晶體-聲子玻璃”特性，具有優(yōu)異的熱電性能，被認為是中溫區(qū)最好的熱電材料之一。目前，N型方鈷礦塊體熱電材料的ZT值最高達1.7，P型材料的ZT值最高在1.0左右，理論計算其最大轉(zhuǎn)換效率可達15％，但在元器件方面研究很少。建立可靠的元器件制備技術(shù)對推進方鈷礦材料的實際應(yīng)用具有重要意義。
　　本論文以方鈷礦熱電材料為研究對象，開展了電極制備及可靠性評價工作，制備了方鈷礦組件，并測試了其輸出特性。

2、獲得如下幾個方面的結(jié)果：
　　(1)通過放電等離子體燒結(jié)（SPS）技術(shù)分別實現(xiàn)N型和P型材料與阻擋層Ti-Al、焊接過渡層Ni的一體化連接。顯微結(jié)構(gòu)和化學成分分析表明，N型Yb0.3Co4Sb12/Ti-Al界面有AlCo相、TiCoSb相、TiSb2相生成；P型CeFe3CoSb12/Ti-Al界面生成了Al(Co,Fe)相、TiSb2相、Ti2Sb相。N型Yb0.3Co4Sb12/Ti-Al/Ni元件和P型CeFe3CoSb1

3、2/Ti-Al/Ni元件中界面的接觸電阻率分別為3.8μ?·cm2和3.7μ?·cm2。
　　(2)利用Ag-Cu-Zn合金釬料實現(xiàn)SPS燒結(jié)的P、N元件與Mo-Cu電極的釬焊連接，并對釬焊得到的熱電元件進行了500℃下熱時效考核，評價了界面的演化行為。
　　(3) N型元件在500℃下熱時效30天后，擴散趨于穩(wěn)定，金屬間化合物層及Cu、Zn擴散層厚度分別達到約30~40μm，界面接觸電阻率低于10μ?·cm2，顯示出優(yōu)異的