AT234184B - Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen einphasigen Mischkristalles - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen einphasigen
Mischkristalles 
Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades bei der thermoelektrischen   Energie- und Kälteerzeugung   ist ein möglichst grosses Verhältnis a/K erforderlich. Als Mass für die Güte eines thermoelektrischen Materials ist   die "thermoelektrische Effektivität" gebräuchlich,   in der die für die Anwendung des Peltierund Seebeck-Effektes verantwortlichen Materialparameter des Thermoelementes zusammengefasst wer- 
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Es bedeuten : z = thermoelektrische Effektivität   a   = Thermokraft (auch absolute differentielle Thermospannung)   (1   = elektrische Leitfähigkeit
K = Wärmeleitfähigkeit. 



   Bei Halbleitern ist die Thermokraft   a   keine ausgeprägte Materialkonstante. Durch Dotierung lassen sich die Thermokräfte bei einem Halbleiter in weiten Grenzen verschieben. Die elektrische Leitfähig- keit, die zwar auch durch Dotierung. in starkem Masse verändert werden kann, ist jedoch wegen ihrer Pro- portionalität zur Beweglichkeit der Ladungsträger materialabhängig. Die Wärmeleitfähigkeit ist bei Halb- leitern eine im wesentlichen von der Gitterstruktur abhängige Grösse und daher eine echte Materialkonstante. Die Grösse der thermoelektrischen Effektivität z ist bei Halbleitern daher vorwiegend durch das
Verhältnis o/K bestimmt. 



   Es ist bekannt, dass halbleitende Mischkristalle ein grösseres Verhältnis von elektrischer Leitfähigkeit a zur Wärmeleitfähigkeit K als ihre Randkomponenten besitzen. Die technologische Verwirklichung des bei Mischkristallen möglichen hohen Verhältnisses   o/K   hängt davon ab, ob es gelingt, die Mischkristalle einphasig herzustellen. Bereits geringe Einschlüsse von weiteren Phasen können die elektrische Leitfähigkeit a und die Thermokraft   ou   erheblich erniedrigen und die Wärmeleitfähigkeit K erhöhen. Einschlüsse weiterer Phasen erniedrigen daher im allgemeinen die thermoelektrische Effektivität. Ausbildungen weiterer Phasen finden auch beim Abkühlen von stöchiometrischen Schmelzen peritektischer Verbindungen, d. h. Verbindungen mit einem "verdeckten Schmelzpunkt", statt.

   Wie allgemein bei Mischkristallen" sind auch bei peritektischen Verbindungen Schmelze und Kristalle unterschiedlicher Zusammensetzung miteinander im Gleichgewicht. 



   Es sind eine Reihe von Verfahren zur Herstellung peritektischer Verbindungen bekanntgeworden, die es erlauben, die Verbindung aus der Schmelze zu gewinnen. Zur Verhinderung von Ausscheidungen weiterer Phasen gibt man der Schmelze eine Zusammensetzung, die von der der Verbindung abweicht. Es ist bei den bekannten Verfahren ein Zusatz von einer oder mehreren Komponenten erforderlich, damit sich bei sinkender Temperatur der Schmelze die gewünschte Verbindung oder singuläre Phase allein ausscheidet. Die notwendige Homogenisierung erfolgt durch gerichtetes Zonenschmelzen.

   Auch im Falle des gerichteten Zonenschmelzens lassen sich nach der Homogenisierung Ausscheidungen weiterer Phasen nicht vermeiden, die in dem zuletzt erstarrten Stabende auftreten und durch allmähliche Anreicherung der 

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 mit einer Geschwindigkeit von 0,5 mm/min homogenisiert. 



   Nach diesem Prozess war die noch vorhandene   AgTe-Phase gleichmässig   über die Stablänge verteilt. 



  Die thermoelektrischen Daten sind in Kurve 21 der Fig. 2 dargestellt. 



   Die Schmelztemperatur betrug etwa 5500C und die Temperatur der Vorheizöfen wurde auf 4800C gehalten. Nach erfolgter Vorhomogenisierung wurden noch 3 vor-und rückläufige Züge über den Stab gezogen, wobei jedoch der Zonenschmelzweg nach beiden Seiten hin jeweils um 3 cm verkürzt wurde. Die Gesamtlänge des Stabes betrug 17 cm. Es zeigte sich, dass die zweite Phase dadurch an den Stabenden stark 
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   Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, dass man auch ohne genaue Kenntnis der für die   peritektischen Anteile nötigen Zusatzeinwaage   einen einphasigen Teil im Mischkristall erhält.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Herstellen eines stabförmigen einphasigen Mischkristalles, bei dem mindestens eine Randverbindung eine peritektisch schmelzende Verbindung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten mit dem niedrigsten Schmelzpunkt mindestens einer peritektischen Verbindung im Überschuss be- züglich der stöchiometrischen Zusammensetzung dieser Verbindung vorliegen und dass der Stab einem wiederholten vor-und rückläufigen Zonenschmelzen unter sukzessiver Verkürzung des Zonenschmelzweges unterzogen wird, derart, dass ein'homogener Mischkristall mit einem einphasigen Mittelteil entsteht.