三碲化二铋(Bi₂Te₃)作为重要的热电材料,其加工工艺需要兼顾晶体结构完整性与热电性能优化。目前主流制备方法可分为物理法和化学法两大方向,其中布里奇曼法(温度梯度约50-100℃/cm)和区熔法(移动速度1-5mm/h)是获得单晶的可靠选择,通过精确控制碲分压可有效减少本征缺陷。
在粉末冶金工艺中,需要重点关注原料纯度和粒径分布,特别是粒径控制在1-3μm时有利于后续热压成型。热等静压(温度400-500℃,压力50-100MPa)可显著提高材料致密度至98%以上,而放电等离子烧结(升温速率100-200℃/min)则能有效抑制晶粒长大,保持纳米结构优势。
薄膜制备方面,分子束外延(MBE)和磁控溅射(功率100-300W)可实现原子级控制,但化学气相沉积(CVD)因其设备成本优势更适合工业化生产。值得注意的是,无论采用何种工艺,退火处理(温度200-300℃)都是改善结晶质量的关键步骤,能有效消除加工应力并调控载流子浓度。
新兴的溶液法制备展现出独特优势,如水热合成(反应釜填充度70-80%)可在相对温和条件下获得纳米片结构,这种形貌能将ZT值提升15-20%。但需要特别注意PH值(控制在9-11)和表面活性剂选择对产物形貌的决定性影响。