Abstract
製備成單晶結構的Bi-Sb-Te 熱電材料具有在室溫下接近1的熱電優值(zT值)，此種材料可以作為冷卻或者是發電的應用。然而此種單晶結構因為機械性質不佳，作為元件使用時，切削成特定尺寸容易沿著特定結晶方向破裂。利用粉末冶金製備多晶結構的Bi-Sb-Te熱電材料雖然有較差的zT值，卻可以提高其機械強度。最近的研究指出，利用放電等離子燒結技術(Spark Plasma Sintering, SPS)製備Bi-Sb-Te奈米粉末成塊材具有超越1的zT300K值。所以在SPS製程中，額外加入的電流必定在燒結過程中扮演某種程度的效應。 本研究中利用粉末冷壓成的Bi-Sb-Te熱電塊材，再搭配電流燒結的方法。實驗過程中在冷壓試片中通入密度為100(A/cm2)的電流，實驗結果發現額外的電流有助於消除晶體內部的缺陷，使得燒結後Bi-Sb-Te試片中載子遷移率大幅度的上升而載子濃度小幅度的下降。經由理論以及實驗證實Bi0.4Sb1.6Te3冷壓試片經過電流燒結後有最佳的載子濃度，得到的zT300K值為0.78。而此zT值相較於文獻較低，是由於冷壓試片的相對密度較小(~90%)的關係，之後利用熱壓通電流處理的Bi-Sb-Te試片中，在相對密度接近理論密度(~99%)的試片得到的zT300K值為0.91。