碲化铋柔性单晶薄膜及其制备方法和热电器件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114122244A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111404929.7C30B29/46(2006.01)(22)申请日2021.11.24C30B11/00(2006.01)(71)申请人深圳热电新能源科技有限公司地址518000广东省深圳市龙岗区吉华街道甘李工业园甘李六路12号中海信创新产业城13栋C501-510(72)发明人何佳清王江舵逯瑶胡明远周毅林培坚黄亦(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人花丽(51)Int.Cl.H01L35/34(2006.01)H01L35/16(2006.01)C30B33/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称碲化铋柔性单晶薄膜及其制备方法和热电器件(57)摘要在本发明提出了一种碲化铋单晶柔性薄膜及其制备方法和热电器件，该制备方法包括：将碲化铋多晶体粉末置于布立基曼炉中加热，以获得碲化铋单晶块体；将所述碲化铋单晶块体沿(001)方向切出解离面；将步骤(2)得到的具有所述解离面的所述碲化铋单晶块体与离子插层剂混合；沿所述碲化铋单晶块体的所述解离面撕拉，以获得碲化铋单晶柔性薄膜。该方法工艺简单，成本较低，可有效地控制晶体尺寸，同时，晶体生长周期短，成功率高，制备的薄膜具有较优的柔性，利于在柔性器件上的使用，而且薄膜热电性能优异，可用于设计高性能温差发电、电制冷及热电传感电子器件。CN114122244ACN114122244A权利要求书1/1页1.一种制备碲化铋单晶柔性薄膜的制备方法，其特征在于，包括：(1)将碲化铋多晶粉末置于布立基曼炉中加热，以获得碲化铋单晶块体；(2)将所述碲化铋单晶块体沿(001)方向切出解离面；(3)将步骤(2)得到的具有所述解离面的所述碲化铋单晶块体与离子插层剂混合；(4)沿所述碲化铋单晶块体的所述解离面撕拉，以获得碲化铋单晶柔性薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碲化铋多晶粉末的制备方法包括：(a)将碲粒和铋粒混合，置于真空度不大于1×10‑3Pa且温度为500～1000℃的环境中熔炼，以获得碲化铋多晶体；(b)将所述碲化铋多晶体磨成碲化铋多晶粉末。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碲粒和所述铋粒的摩尔比为1:2～4:1，优选地，所述碲粒和所述铋粒的摩尔比为3:2；任选地，所述熔炼时间为6～14h。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碲化铋多晶粉末的粒径为10‑500微米。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述布立基曼炉的温度为200～1000℃；任选地，步骤(3)中，所述混合过程伴随超声搅拌处理。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述超声的温度为20～100℃，所述超声的功率为40～100W，所述超声的时间为2～10小时。7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述离子插层剂包括四甲基氢氧化铵溶液、聚二烯二甲基氯化铵溶液和四丁基铵氢氧化钠溶液中的至少一种。8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，通过胶带进行撕拉，所述胶带为绝缘胶带，优选地，所述胶带为聚酰亚胺胶带；任选地，步骤(4)中，所述碲化铋单晶柔性薄膜的厚度为2～100微米。9.一种碲化铋单晶柔性薄膜，其特征在于，是由权利要求1～8中任一项所述的方法制备得到的。10.一种热电器件，其特征在于，具有权利要求9所述的碲化铋单晶柔性薄膜。2CN114122244A说明书1/5页碲化铋柔性单晶薄膜及其制备方法和热电器件技术领域[0001]本发明涉及柔性热电材料领域，具体地，涉及碲化铋单晶柔性薄膜及其制备方法和热电器件。背景技术[0002]近年来，热电材料和器件引起了广泛的关注，尤其是在可穿戴电子产品方面。通过将人体散发的热量转化为电能，柔性热电器件能够为柔性电子设备提供持久可靠的电源。与目前所使用的需要频繁充电和更换的电池相比，热电器件几乎不需要维护，因而使其具有广阔的应用前景。热电材料是一类可以直接实现热能和电能之间相互转换的功能材料。因此，柔性热电材料的开发及器件的制备是热电领域的重要研究方向。碲化铋是一类常见的高性能室温热电材料，也是室温附近热电性能最佳的材料体系，然而目前制备的碲化铋材料大多是非柔性的，限制了其在柔性热电器件上的应用。[0003]因此，目前的碲化铋单晶柔性薄膜的制备方法还需进一步改进。发明内容[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种碲化铋单晶柔性薄膜及其制备方法和热电器件，该碲化铋单晶柔性薄膜方法工艺简单，成本较低，制备的薄膜具有较优的柔性，利于在柔性器件上