一種熱電轉換材料，其包含：基材，所述基材是半導體；和添加元素，所述添加元素不同于構成所述基材的元素。由所述添加元素形成的附加能帶存在于所述基材的禁帶內。相對于與所述基材的所述禁帶相鄰的價帶的狀態密度的最大值，所述附加能帶的狀態密度具有0.1以上的比率。

技術領域

本發明涉及熱電轉換材料、熱電轉換元件和熱電轉換模塊。本申請要求2016年8月31日提交的日本專利申請2016-169406號的優先權。通過參考將本申請的全部內容并入本文中。

背景技術

近年來，作為置換諸如石油的化石燃料的清潔能源，可再生能源引起了人們的關注。除了使用太陽光、水力和風力的發電之外，可再生能源還包括通過使用溫度差的熱電轉換的發電。在熱電轉換中，因為熱量直接轉換為電能，所以在轉換期間不會釋放額外的廢物。而且，因為熱電轉換不需要諸如電動機的驅動部，所以其具有設備維護容易的特性。另外，存在使用熱電轉換的諸如紅外傳感器的光學傳感器。

使用用于進行熱電轉換的材料(熱電轉換材料)的溫度差(熱能)至電能的轉換效率η由下面的式(1)給出。

η＝ΔT/T_h·(M-1)/(M+T_c/T_h) (1)

其中η是轉換效率，ΔT＝T_h-T_c，T_h是高溫側的溫度，T_c是低溫側的溫度，M＝(1+ZT)^1/2，ZT＝α²ST/κ，ZT是無量綱的優值，α是塞貝克(Seebeck)系數，S是電導率，κ是導熱系數。如上所述，轉換效率是ZT的單調遞增函數。增加ZT對于開發熱電轉換材料是重要的。

已經對其中ZT通常約為1的熱電轉換材料的開發進行了許多研究。與此相對，已經對使用量子效應增加ZT的熱電轉換材料進行了報道(例如參見非專利文獻1和非專利文獻2)。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：L.D.Hicks等人，“量子阱結構對熱電優值的影響(Effect ofquantum-well structures on the thermoelectric figure of merit)”，PHYSICALREVIEW B(物理評論B)，美國物理學會(The American Physical Society)，第47卷，第19期，47(1993)12727

非專利文獻2：L.D.Hicks等人，“量子阱結構對熱電優值影響的實驗研究(Experimental study of the effect of quantum-well structures on thethermoelectric figure of merit)”，PHYSICAL REVIEW B(物理評論B)，美國物理學會(The American Physical Society)，第53卷，第16期，53(1996)R10493

發明內容

[本發明要解決的問題]

根據上述非專利文獻1和非專利文獻2，通過量子效應獲得載流子低維化和聲子散射的增加，由此能夠控制塞貝克系數和導熱系數。

然而，在上面非專利文獻1和非專利文獻2中報道的熱電轉換材料意在通過量子效應改善帶中的狀態密度。因此，在塞貝克系數上升的同時，電導率不會如此大幅地上升。結果，出現了感應噪聲變大的問題。

鑒于上述情況，本發明的目的是提供一種能夠提高電導率從而增加ZT值的熱電轉換材料。

[本發明的有益效果]

根據本發明的熱電轉換材料，可以提供一種能夠提高電導率從而增加ZT值的熱電轉換材料。