當(dāng)今世界，能源危機(jī)和環(huán)境污染為已成為世界亟待解決的兩大問(wèn)題，節(jié)能和能源高效利用在我國(guó)中長(zhǎng)期能源發(fā)展戰(zhàn)略中占有突出的地位。熱電能源轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種通過(guò)溫差驅(qū)動(dòng)材料內(nèi)部電子定向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接轉(zhuǎn)換的技術(shù)。該技術(shù)工作介質(zhì)為電子，與傳統(tǒng)熱機(jī)相比，具有無(wú)傳動(dòng)部件、無(wú)噪音、全固態(tài)、零排放及零維護(hù)需求等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一類綠色可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換材料，在航空航天、軍事國(guó)防、汽車工業(yè)、微電子器件等領(lǐng)域正發(fā)揮著重大作用。全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨髽O大地推動(dòng)了熱電（TE）材料研究的迅速發(fā)展，它可以通過(guò)應(yīng)用熱梯度直接發(fā)電以實(shí)現(xiàn)廢熱收集。

熱電器件的轉(zhuǎn)換效率受材料的卡諾效率和無(wú)量綱性能ZT = [S2σT/（κe+κl）]的限制，其中S是塞貝克系數(shù)，σ是電導(dǎo)率，κe是電子熱導(dǎo)率，κl是晶格熱導(dǎo)率，T是絕對(duì)溫度。高ZT值需要高塞貝克系數(shù)，高導(dǎo)電率和低導(dǎo)熱率的組合，但由于這幾個(gè)熱電參數(shù)之間的相互耦合，使得熱電材料難以獲得高熱電優(yōu)值ZT。

SnTe目前在航天航空領(lǐng)域已經(jīng)有一定的應(yīng)用，其能帶結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)與PbTe相似，但由于其價(jià)帶輕重帶之間能帶差值更大，導(dǎo)帶價(jià)帶間帶隙更窄，熱導(dǎo)更高，使得本征SnTe的熱電性能較低，極大的阻礙了其大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。

通過(guò)元素的摻雜可以有效地降低SnTe的熱電率，從而提高熱電性能。使用高溫固相反應(yīng)法，通過(guò)將Zn摻入SnTe，由于Zn摻雜會(huì)引起能帶的會(huì)聚和產(chǎn)生嵌入的沉淀物，使得體系的熱電性能得到改善。在Zn的摻雜含量為2％時(shí)，樣品熱電性能最佳，在溫度為775 K時(shí)，熱電優(yōu)值ZT最高為0.5，增加了100％。該技術(shù)雖然有效地降低了體系的熱電率，使得熱電性能有了一定的提升，但是體系的塞貝克系數(shù)并不是很大，熱電優(yōu)值ZT仍然比較小，熱電性能還有待提高。通過(guò)固溶Ge的方法能夠調(diào)整SnTe的能帶結(jié)構(gòu)，從而使得價(jià)帶簡(jiǎn)并度提高，使得更多載流子可以參與貢獻(xiàn)，從而降低熱導(dǎo)率，提高其熱電優(yōu)值。

本發(fā)明的目的在于：提供一種直接用于熱電轉(zhuǎn)換和熱電機(jī)理研究，制備工藝簡(jiǎn)單、熱電優(yōu)值提高幅度較大的SnTe基熱電材料。

一種通過(guò)Ge摻雜提高SnTe熱電性能的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，SnTe摻Ge熱電材料的熔煉，以Sn粉、Ge粉和Te粉滿足物質(zhì)的量之比為1?x:x:1，稱取Ge粉、Sn粉和Te粉進(jìn)行混合，之后，將混合均勻的原料粉末在一定條件下進(jìn)行熔煉，即可得到熔錠；

步驟2，SnTe摻Ge熱電材料的燒結(jié)，將步驟1所得熔錠進(jìn)行研磨、過(guò)篩，得到粒徑小于300目的熔錠粉末，然后，在一定條件下進(jìn)行放電等離子燒結(jié)，即可得到高致密度的SnTe摻Ge熱電材料。

本發(fā)明材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、具有結(jié)晶度高、雜質(zhì)少、致密度高的特點(diǎn)；

2、具有塞貝克系數(shù)大，熱導(dǎo)率低，熱電性能提高幅度大的特性，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，性能提高49?60%；

本發(fā)明制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、原料市售可得，成本低廉；

2、反應(yīng)周期短，反應(yīng)過(guò)程低能耗，低污染；

3、制備方法工藝操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)性高；

4、本發(fā)明方法可對(duì)SnTe摻Ge熱電材料的結(jié)晶度、致密度、微結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)，具有可控性強(qiáng)的特點(diǎn)。