一种具有良好热稳定性的Mg3Sb2基热电材料及其制备方法

本发明涉及热电材料，尤其涉及一种具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料及其制备方法。

背景技术：

1、热电能量转换技术基于热电效应可直接将热能转换成电能，并且不需要任何机械转动部件、不依赖于环境、灵活度高，且清洁无污染，不仅在微电子领域有良好的应用潜力，在航空航天、深空/远洋探测领域更是发挥了不可替代的作用。热电能量转换效率与材料无量纲热电优值zt息息相关，zt＝s2σt/κ，其中s是材料的seebeck系数，σ是电导率，t代表材料所使用的环境绝对温度，κ是材料的热导率。同时，热电器件长时间运行，保持器件输出性能不大幅度衰减或波动，需要热电材料具有良好的稳定性。

2、n型mg3sb2基热电材料于2016年首次被报道，凭借突出的热电性能，当时即引起广泛关注，目前其在室温附近zt值达到0.8，高温zt值达到1.8，被认为是最有希望取代bi2te3成为新一代商业化热电材料的明星材料。但是，mg3sb2基热电材料高温下长时间运行后，容易发生mg损失，导致材料性能衰减。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料及其制备方法，本发明提供的mg3sb2基热电材料具有良好的热稳定性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料，其特征在于，包括mg3sb2基材和沉积在所述mg3sb2基材表面的mgo保护层。

4、优选的，所述mgo保护层的厚度为50～200μm。

5、本发明提供了上述方案所述的具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料的制备方法，包括以下步骤：采用mgo靶材，利用磁控溅射在mg3sb2基材表面沉积mgo保护层，得到所述具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料。

6、优选的，所述mgo靶材的纯度≥99.99％。

7、优选的，所述磁控溅射的靶基距为50～120mm。

8、优选的，所述磁控溅射为射频磁控溅射。

9、优选的，所述磁控溅射的电源功率为10～25w。

10、优选的，所述磁控溅射时样品台转速为20～40r/min。

11、优选的，所述磁控溅射的气压为1～3pa。

12、优选的，所述磁控溅射前还包括预溅射。

13、本发明提供了一种具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料，包括mg3sb2基材和沉积在所述mg3sb2基材表面的mgo保护层。本发明在mg3sb2基材表面沉积有一层mgo涂层，可以很好地保护mg3sb2基热电材料不与空气中的氧气和水发生化学反应；同时还可以阻止高温下的mg损失，防止材料高温下长时间运行后性能下降；而且，mgo保护层与mg3sb2基材料不发生化学反应，界面清晰，不会影响热电材料本身性能。

14、本发明采用磁控溅射技术在mg3sb2基热电材料表面沉积mgo保护层，具有结构致密的优点。

技术特征：

1.一种具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料，其特征在于，包括mg3sb2基材和沉积在所述mg3sb2基材表面的mgo保护层。

2.根据权利要求1所述的具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料，其特征在于，所述mgo保护层的厚度为50～200μm。

3.权利要求1或2所述的具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料的制备方法，包括以下步骤：采用mgo靶材，利用磁控溅射在mg3sb2基材表面沉积mgo保护层，得到所述具有良好热稳定性的mg3sb2基热电材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述mgo靶材的纯度≥99.99％。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的靶基距为50～120mm。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射为射频磁控溅射。

7.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的电源功率为10～25w。

8.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射时样品台转速为20～40r/min。

9.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的气压为1～3pa。

10.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射前还包括预溅射。

技术总结
本发明提供了一种具有良好热稳定性的Mg<subgt;3</subgt;Sb<subgt;2</subgt;基热电材料及其制备方法，属于热电材料技术领域。本发明提供的具有良好热稳定性的Mg<subgt;3</subgt;Sb<subgt;2</subgt;基热电材料，包括Mg<subgt;3</subgt;Sb<subgt;2</subgt;基材和沉积在所述Mg<subgt;3</subgt;Sb<subgt;2</subgt;基材表面的MgO保护层。本发明在Mg<subgt;3</subgt;Sb<subgt;2</subgt;基材表面沉积有一层MgO保护层，可以很好地保护Mg<subgt;3</subgt;Sb<subgt;2</subgt;基热电材料不与空气中的氧气和水发生化学反应；同时还可以阻止高温下的Mg损失，防止材料高温下长时间运行后性能下降；而且，MgO保护层与Mg<subgt;3</subgt;Sb<subgt;2</subgt;基材料不发生化学反应，界面清晰，不会影响热电材料本身性能。

技术研发人员：商红静,丁发柱,古宏伟,邹琪,张琳
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31