化合物半导体及其制备方法与流程
本申请要求于2014年9月29日在韩国提交的韩国专利申请号10-2014-0130569的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及具有优异性能的化合物半导体材料及其制备方法，其可用于多种目的，例如热电材料、太阳能电池等。
背景技术：
化合物半导体是由至少两种的元素而不是一种的元素(例如硅或锗)构成并且作为半导体的化合物。已经开发了多种类型的化合物半导体，并且其目前正用于各种工业领域中。通常，化合物半导体可以用于使用佩尔捷效应(Peltier Effect)的热电转换装置、使用光电转换效应的发光装置，例如，发光二极管或激光二极管、燃料电池等。
具体地，当用于热电转换装置时，化合物半导体可以被称为热电材料，并且可以将该热电材料以热电转换装置的形式应用于热电转换发电厂或热电转换冷却装置。通常，热电转换装置包括串联电连接和并联热连接的N型热电材料和P型热电材料。在此，热电转换发电是通过使用由热电转换装置中产生温差而产生的热电动势(thermoelectromotive force)将热能转换为电能来发电的方法。此外，热电转换冷却是通过使用当直流电流过热电转换装置的两端时在热电转换装置的两端之间产生温差的效应将电能转换为热能来产生冷却的方法。
热电转换装置的能量转换效率通常取决于热电转换材料的性能指标值或ZT，并且随着ZT值越高，热电转换材料可以被认为具有更优异的性能。在此，ZT可以基于塞贝克系数、电导率来确定。更详细地，ZT与塞贝克系数的平方和电导率成正比，并且与热导率成反比。因此，为了提高热电转换装置的能量转换效率，需要开发具有高塞贝克系数、高电导率或低热导率的热电转换材料。
尽管至今已经提出了许多种热电转换材料，但是不能认为提出了确保足够的ZT值的热电转换材料。特别地，方钴矿热电材料是热电材料的代表性实例并且正处于积极研究中。然而，方钴矿热电材料由于高热导率不能也被认为具有足够的热电转换性能。因此，对于热电材料，为了提高热电转换装置的能量转换效率，对于开发具有优异的热电转换性能的热电转换材料有着持续的需求。
技术实现要素：
技术问题
本公开内容旨在解决上述问题，因此，本公开内容涉及提供了基于方钴矿的化合物半导体材料、其制备方法及使用其的热电转换装置或太阳能电池，所述化合物半导体材料可以具有优异的热电转换性能并且可用于多种目的，例如热电转换装置、太阳能电池等的热电转换材料。
由以下详细描述可以理解本公开内容的这些和其他目的和优点，并且其将由本公开内容的示例性实施方案而变得更加显见。另外，将容易理解，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求书中所示的方法及其组合来实现。
技术方案
一方面，在对化合物半导体进行反复研究之后，本公开内容的发明人已成功地合成了由化学式1表示的化合物半导体，并且发现该化合物可用于热电转换装置的热电转换材料或太阳能电池的光吸收层。
化学式1
M1aCo4Sb12-xM2x
在化学式1中，M1和M2分别为选自In和稀土金属元素中的至少之一，0≤a≤1.8且0<x≤0.6。
在此，在化学式1中，M1和M2中的至少之一可以基本上包含Ce和Yb中的至少之一作为稀土金属元素。
此外，在化学式1中，M1和M2中的至少之一可以基本上包含In。
此外，在化学式1中，M1和M2可以包含In和稀土元素两者。
此外，在化学式1中，a可以在0<a≤1.0的范围内。
此外，在化学式1中，x可以在0<x≤0.4的范围内。
在本公开内容的另一方面，还提供了化合物半导体的制备方法，包括：通过对In和稀土金属元素中的至少之一与Co和Sb进行称重和混合以对应于化学式1来形成混合物；并对该混合物进行热处理以形成复合材料。
在此，混合物可以基本上包含Ce和Yb中的至少之一作为稀土金属元素。
此外，化合物半导体的制备方法还可以包括：对所述复合材料进行压制烧结。
此外，当形成混合物时，可以预先合成稀土金属元素和Sb的化合物，然后与其他材料混合。
在本公开内容的另一方面，还提供了包含根据本公开内容的化合物半导体的热电转换装置。
在本公开内容的另一方面，还提供了包含根据本公开内容的化合物半导体的太阳能电池。
在本公开内容的另一方面，还提供了包含根据本公开内容的化合物半导体的块体热电材料。
有益效果
根据本公开内容，提供了可用于热电转换装置或太阳能电池的化合物半导体材料。
此外，根据本公开内容的新化合物半导体可以替代常规化合物半导体，或者可以用作除了常规化合物半导体之外的另一种材料。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，化合物半导体可以用作热电转换装置的热电转换材料。在这种情况下，确保了高的ZT值，因此可以制备具有优异的热电转换性能的热电转换装置。
特别地，根据本公开内容的一个实施方案的热电材料可以通过掺杂In和稀土金属元素来改善电特性(例如电导率)，并且还可以通过振动(rattler)降低热导率。
此外，在本公开内容的另一方面，化合物半导体可以用于太阳能电池。特别地，本公开内容的化合物半导体可以用作太阳能电池的光吸收层。
此外，在本公开内容的另一方面，化合物半导体可以用于选择性地通过IR的IR窗、IR传感器、磁性装置、存储器等。
附图说明
附图示出了本公开内容的优选实施方案并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术精神的进一步理解，因此，本公开内容不应被解释为限于附图。
图1是示意性地示出用于制备根据本公开内容的一个实施方案的化合物半导体的方法的流程图。
图2是示出根据本公开内容的实施例和比较例的化合物半导体的温度变化的热导率的图。
图3是示出根据本公开内容的实施例和比较例制备的化合物半导体随温度变化的电导率、塞贝克系数和功率因数的表。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的优选实施方案。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则的基础上基于对应于本公开内容的技术方面的含义和概念进行解释。
因此，本文提出的描述只是仅为了说明的目的的优选的实例，而不旨在限制本公开内容的范围，因此应当理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下可以对其作出其他等同方案和修改。
本公开内容提供了由以下化学式1表示的新的化合物半导体。
化学式1
M1aCo4Sb12-xM2x
在化学式1中，M1和M2分别为选自In和稀土金属元素中的至少之一。换言之，在化学式1中，M1可以是In和/或稀土金属元素，并且M2也可以是In和/或稀土金属元素。
此外，在化学式1中，a和x可以在0≤a≤1.8和0<x≤0.6的范围内。
在化学式1中，M1和M2中的至少之一可以基本上包含Ce和Yb中的至少之一作为稀土金属元素。
此外，在化学式1中，M1和M2中的至少之一可以基本上包含In。
此外，在化学式1中，M1和M2可以包含In和稀土元素两者。
此外，在化学式1中，a可以在0<a≤1.0的范围内。
此外，在化学式1中，x可以在0<x≤0.4的范围内。
特别地，在化学式1中，M1和M2中的至少之一可以包含至少一种镧系元素作为稀土金属元素。
优选地，更详细地，根据本公开内容的化合物半导体可以表示为以下化学式2。
化学式2
Ina1Ra2Co4Sb12-x1-x2Inx1Rx2
在化学式2中，R是稀土金属元素中的至少之一，0≤a1≤0.9，0≤a2≤0.9，0≤x1≤0.3，0≤x2≤0.3且0<x1+x2。
优选地，在化学式2中，R可以包含Ce和Yb中的至少之一。
特别地，根据本公开内容的化合物半导体可以被配置为使得在基于Co-Sb的化合物半导体处Sb位点部分缺失，并且缺失位点被作为In和/或稀土元素的R取代。此外，与这样的取代分开，根据本公开内容的化合物半导体可以被配置为使得将In和/或R进一步添加到基于Co-Sb的化合物半导体中。在此，该添加可以通过在存在于CoSb3的单位晶格中的孔中填充In或R来进行。
此外，由于这样的结构特征，与现有的基于Co-Sb方钴矿的化合物半导体相比，根据本公开内容的化合物半导体可以具有改善的热电转换性能。特别地，在根据本公开内容的化合物半导体中，可以通过In和R掺杂来改善电特性，并且可以通过振动来降低热导率。例如，用In和/或R替代Sb缺失位点可以提高电荷浓度，从而提高电导率，并且添加In和/或R可以填充晶格结构的空隙，从而通过振动(rattling)降低晶格热导率。
优选地，在化学式2中，a1可以在0≤a1≤0.6的范围内。更优选地，在化学式2中，a1可以在0≤a1≤0.3的范围内。特别地，在化学式2中，a1可以在0≤a1≤0.18的范围内。
还优选地，在化学式2中，a2可以在0≤a2≤0.4的范围内。特别地，在化学式2中，a2可以在0≤a2≤0.3的范围内。此外，在化学式2中，a2可以在0.05≤a2的范围内。另外，在化学式2中，a2可以在0.1≤a2的范围内。此外，在化学式2中，a2可以在0.15≤a2的范围内。
还优选地，在化学式2中，x1可以在0≤x1≤0.2的范围内。更优选地，在化学式2中，x1可以在0≤x1≤0.1的范围内。
还优选地，在化学式2中，x2可以在0≤x2≤0.2的范围内。更优选地，在化学式2中，x2可以在0≤x2≤0.1的范围内。
例如，在化学式2中，a1可以为0.18。在这种情况下，根据本公开内容的化合物半导体可以表示为In0.18Ra2Co4Sb12-x1-x2Inx1Rx2。
此外，在化学式2中，a2可以为0。在这种情况下，根据本公开内容的化合物半导体可以表示为Ina1Co4Sb12-x1-x2Inx1Rx2。
此外，在化学式2中，a2可以为0.09。在这种情况下，根据本公开内容的化合物半导体可以表示为Ina1R0.09Co4Sb12-x1-x2Inx1Rx2。
此外，在化学式2中，x1可以为0.09。在这种情况下，根据本公开内容的化合物半导体可以表示为Ina1Ra2Co4Sb11.91-x2In0.09Rx2。
此外，在化学式2中，x2可以为0。在这种情况下，根据本公开内容的化合物半导体可以表示为Ina1Ra2Co4Sb12-x1Inx1。
此外，在化学式2中，x2可以为0.09。在这种情况下，根据本公开内容的化合物半导体可以表示为Ina1Ra2Co4Sb11.91-x1Inx1R0.09。
还优选地，在化学式2中，当包含In时，根据本公开内容的化合物半导体可以被配置为具有a1＝2x1的相互关系式。这是基于这样的实验：其基于当Sb不足时根据In的添加量的溶解度极限，并且在符合该公式的配置中，根据本公开内容的化合物半导体可以有效地提高热电转换性能。
例如，在化学式2中，可以a1＝0.18且a2＝0.09。
还优选地，在化学式2中，a1+a2>0。换言之，根据本公开内容的化合物半导体可以被配置为使得In和/或R取代基于Co-Sb方钴矿的化合物半导体上的Sb位点，并且In和R中的至少之一填充Co-Sb的孔。此外，在本公开内容的配置中，由于晶格结构中存在的孔被填充，故可以降低晶格热导率。
如上所述，在根据本公开内容的化合物半导体中，可以将In和/或R添加到基于Co-Sb的化合物半导体中，并且可以用In和/或R至少部分地取代Sb。因此，由于这样的结构特征，与现有的基于Co-Sb的化合物半导体相比，根据本公开内容的化合物半导体可以具有提高的电导率和有效降低的热导率，从而提高热电转换性能。
图1是用于示意性地示出用于制备根据本公开内容的一个实施方案的化合物半导体的方法的流程图。
参照图1，用于制备根据本公开内容的化合物半导体的方法可以包括混合物形成步骤S110和复合材料形成步骤S120。
在混合物形成步骤S110中，对作为原料的Co和Sb与In和/或稀土金属元素进行混合以对应于化学式1，从而形成混合物。
特别地，在步骤S110中，混合物可以基本上包含Ce和Yb中的至少之一作为稀土金属元素。
优选地，在步骤S110中，如果混合稀土金属元素，则稀土金属元素可以首先与Sb进行合成，使得其他材料在稀土金属元素与Sb之间合成化合物的状态下混合。例如，在步骤S110中，如果使用Yb作为稀土金属元素，则Yb不单独混合，而是可以首先混合Yb和Sb，然后通过热处理合成以形成诸如YbSb2的复合材料。在这种情况下，在步骤S110中，如上所述合成的YbSb2可以与其他材料(例如Co、Sb、In等)混合以形成混合物。换言之，步骤S110中形成的混合物可以包含In和/或R-Sb化合物以及Co和Sb。在此，R-Sb化合物可以被认为意指通过结合R(稀土金属元素)与Sb所形成的化合物，例如，RSb、RSb2、RSb3、RSb4等。
稀土元素(R)如Yb可能难以进行化学计量控制，因为其在合成过程期间引起剧烈反应。然而，如果首先制备R-Sb化合物，然后以如本实施方案中的化学计量方式向其中进一步添加In、Co和Sb，则可以防止上述问题，并且可以更容易地制备根据本公开内容的化合物半导体。
在本实施方案中，如果包含R作为原料，例如，如果制备化学式2中x2>0的化合物半导体，则步骤S110可以包括合成R-Sb化合物的步骤，并将合成的R-Sb化合物与Co和Sb混合，并选择性地向其中添加In以形成混合物。
在此，可以通过固态反应(solid state reaction，SSR)合成诸如YbSb2的R-Sb化合物。在固态反应中，在合成中使用的至少一部分原料(例如Yb)在合成过程期间可以不变成液态，但反应可以以固态进行。此时，YbSb2可以通过如下合成：将Yb粉和Sb粉装入石墨坩埚中，对熔融石英管进行Ar吹扫和真空密封，并允许在预定温度下反应预定时间。例如，可以通过使Yb和Sb在650℃下以2℃/分钟的加热速率反应12小时来预先制备YbSb2。
同时，步骤S110可以通过混合粉末形式原料(In、R-Sb化合物、Co、Sb)进行。在这种情况下，原料可以更容易混合，因此，由于反应性提高，可以在步骤S120中更容易地合成化合物。
此外，在混合物形成步骤S110中，可以通过使用研钵的手动研磨、球磨、行星式球磨等来混合原料，但本公开内容不限于任何特定混合方法。
在复合材料形成步骤S120中，对步骤S110中形成的混合物进行热处理以形成根据化学式1(更具体地，根据化学式2)的复合材料。例如，在步骤S120中，可以合成Ina1Ra2Co4Sb12-x1-x2Inx1Rx2(0≤a1≤0.9，0≤a2≤0.9，0≤x1≤0.3，0≤x2≤0.3，0<x1+x2)化合物。在此，在步骤S120中，可以将步骤S110的混合物放入炉中并在预定温度下加热预定时间，以便合成化学式1的化合物。
优选地，步骤S120可以通过固态反应进行。例如，步骤S120可以在200℃至650℃的温度范围内进行1小时至24小时。温度范围低于Yb或Co的熔点，因此，这些元素可以以非熔融状态合成。例如，步骤S120可以在650℃的温度条件下进行12小时。
在步骤S120中，为了合成Ina1Ra2Co4Sb12-x1-x2Inx1Rx2，可以使In、Co、Sb、R-Sb化合物等的混合物在常温下形成丸状，将该丸状混合物可以放入熔融石英管中并用惰性气体吹扫(例如Ar吹扫)并真空密封。此外，可以将真空密封的混合物放入炉中并进行热处理。
优选地，用于制备根据本公开内容的化合物半导体的方法还可以包括在复合材料形成步骤之后对复合材料(S130)进行压制烧结。
在此，步骤S130可以通过热压(HP)或放电等离子体烧结(SPS)进行。当根据本公开内容的热电材料通过这样的压制烧结方法烧结时，可以容易地获得高烧结密度和改善的热电性能。
例如，压制烧结步骤可以在30MPa至200MPa的压力条件下进行。此外，压制烧结步骤可以在300℃至800℃的温度条件下进行。此外，压制烧结步骤可以在上述压力和温度条件下进行1分钟至12小时。
此外，步骤S130可以在真空状态下或者在含有部分氢或不含氢的气体(例如Ar、He、N2)流动的状态下进行。
还优选地，可以进行步骤S130，使得将步骤S120中制备的复合材料粉碎成粉末形式，然后进行压制烧结。在这种情况下，可以更方便地进行烧结和测量过程，并且可以进一步提高烧结密度。
化合物半导体根据其制备方法可以具有不同的热电性能，并且根据本公开内容的化合物半导体可以使用上述化合物半导体制备方法制备。在这种情况下，化合物半导体可以提高电导率、降低热导率并确保高的ZT值。
然而，本公开内容不限于上述制备方法，并且也可以使用另一种方法制备化学式1的化合物半导体。
根据本公开内容的热电转换装置可以包括上述化合物半导体。换言之，根据本公开内容的化合物半导体可以用作热电转换装置的热电转换材料。
根据本公开内容的化合物半导体具有低热导率、高电导率和大的ZT值。因此，根据本公开内容的化合物半导体可以替代常规的热电转换材料，或者可以除常规的化合物半导体之外用于热电转换装置。
此外，根据本公开内容的化合物半导体可以应用于块体型热电转换材料。换言之，根据本公开内容的块体型热电材料包括上述化合物半导体。
此外，根据本公开内容的太阳能电池可以包含上述化合物半导体。换言之，根据本公开内容的化合物半导体可以用于太阳能电池，特别是作为太阳能电池的光吸收层。
太阳能电池可以以从太阳光线入射的一侧起依次层合前表面透明电极、缓冲层、光吸收层、后表面电极和基底的结构来制备。位于最下部的基底可以由玻璃制成，并且其整个表面上的后表面电极可以通过沉积金属如Mo来形成。
随后，根据本公开内容的化合物半导体可以通过电子束沉积法、溶胶-凝胶法或PLD(脉冲激光沉积)层合在后表面电极上以形成光吸收层。在光吸收层上，可以存在用于缓冲用作前表面透明电极的ZnO层与光吸收层之间的晶格常数和带隙差异的缓冲层。该缓冲层可以通过借助于CBD(化学浴沉积)等沉积如CdS的材料来形成。接着，可以通过溅射等在缓冲层上形成作为ZnO膜或ZnO与ITO层合物的前表面透明电极。
根据本公开内容的太阳能电池可以以多种方式进行修改。例如，可以制备串联太阳能电池，在所述串联太阳能电池中层合有使用根据本公开内容的化合物半导体作为光吸收层的太阳能电池。此外，如上所述层合的太阳能电池可以采用使用硅或其他已知化合物半导体的太阳能电池。
此外，可以改变根据本公开内容的化合物半导体的带隙并且层合使用具有不同带隙的化合物半导体作为光吸收层的多个太阳能电池。
此外，根据本公开内容的化合物半导体还可以应用于选择性地通过IR的IR窗或IR传感器。
在下文中，将通过实施例和比较例详细描述本公开内容。然而，本公开内容的实施例可以采用多种其他形式，并且本公开内容的范围不应被解释为限于以下实施例。提供本公开内容的实施例以向具有本公开内容所属领域的普通知识的人员更全面地解释本公开内容。
实施例1
准备In、Co、Sb粉作为试剂并称重以具有按摩尔分数计In0.018Co4Sb11.91In0.09的组成，然后使用研钵由其制备混合物。此时，在填充有Ar的手套箱中制备混合物。
使混合材料在常温下形成丸状，并将丸状混合物放入熔融石英管中，用惰性气体(Ar)吹扫并真空密封，然后在600℃下加热12小时，由此进行合成反应。
将如上实施例1中合成的试剂通过放电等离子体烧结(SPS)系统(SPS211Lx，Fuji)在600℃下烧结10分钟。
将经烧结的试剂加工成圆盘状，并通过LFA457(Netzsch)以预定的温度间隔测量其热扩散系数，并使用比热和密度的相互关系式(热导率＝密度*比热*热扩散系数)计算试剂的热导率(κ)。作为实施例1，计算结果描述于图2中。另外，将实施例1的经烧结的试剂加工成棒状，并使用ZEM-3(Ulvac-Rico，Inc.)测量其电导率和塞贝克系数，并由此并计算功率因数。作为实施例1，其描述于图3中。
实施例2
首先，准备Yb和Sb粉并混合，然后将其装入石墨坩埚中，放入熔融石英管中，Ar吹扫并真空密封，然后以2℃/分钟的加热速率在650℃下加热12小时，从而制备YbSb2。
此外，将In、Co、Sb粉进一步添加到如上制备的YbSb2中以具有按摩尔分数计In0.18Yb0.09Co4Sb11.82In0.09Yb0.09的组成，并将其混合以制备混合物。此时，在填充有Ar的手套箱中制备混合物。
与实施例1类似，使混合材料在常温下形成丸状。另外，将该丸状混合物放入熔融石英管中，用惰性气体(Ar)吹扫并真空密封，然后在600℃下加热12小时，从而进行反应。
以与实施例1相同的方式烧结如上实施例2中合成的试剂，并以相同的方式测量其热导率。作为实施例2，测量结果描述于图2中。
实施例3
首先，准备Ce和Sb粉并混合，然后将其装入石墨坩埚中，放入熔融石英管中，Ar吹扫真空密封，然后以2℃/分钟的加热速率在650℃下加热12小时，从而制备CeSb2。
此外，将In、Co、Sb粉进一步添加到如上制备的CeSb2中以具有按摩尔分数计In0.18Ce0.05Co4Sb11.91In0.09的组成，并将其混合以制备混合物。此时，在填充有Ar的手套箱中制备混合物。
与实施例1类似，使混合材料在常温下形成丸状。此外，将该丸状混合物放入熔融石英管中，用惰性气体(Ar)吹扫并真空密封，然后在600℃下加热12小时，从而进行反应。
以与实施例1相同的方式烧结如上实施例3中合成的试剂，并以相同的方式测量其热导率。作为实施例3，测量结果描述于图2中。
实施例4
首先，准备Ce和Sb粉并混合，然后将其装入石墨坩埚中，放入熔融石英管中，Ar吹扫并真空密封，然后以2℃/分钟的加热速率在650℃下加热12小时，从而制备CeSb2。
此外，将In、Co、Sb粉进一步添加到如上制备的CeSb2中以具有按摩尔分数计In0.18Ce0.1Co4Sb11.91In0.09的组成，并将其混合以制备混合物。此时，在填充有Ar的手套箱中制备混合物。
与实施例1类似，使混合材料在常温下形成丸状。此外，将该丸状混合物放入熔融石英管中，用惰性气体(Ar)吹扫并真空密封，然后在600℃下加热12小时，从而进行反应。
以与实施例1相同的方式烧结如上实施例4中合成的试剂，并以相同的方式测量其热导率。作为实施例4，测量结果描述于图2中。
实施例5
首先，准备Ce和Sb粉并混合，然后将其装入石墨坩埚中，放入熔融石英管中，Ar吹扫并真空密封，然后以2℃/分钟的加热速率在650℃下加热12小时，从而制备CeSb2。
此外，将In、Co、Sb粉进一步添加到如上制备的CeSb2中以具有按摩尔分数计In0.18Ce0.15Co4Sb11.91In0.09的组成，并将其混合以制备混合物。此时，在填充有Ar的手套箱中制备混合物。
与实施例1类似，使混合材料在常温下形成丸状。此外，将该丸状混合物放入熔融石英管中，用惰性气体(Ar)吹扫并真空密封，然后在600℃下加热12小时，从而进行反应。
以与实施例1相同的方式烧结如上实施例5中合成的试剂，并以相同的方式测量其热导率。作为实施例5，测量结果描述于图2中。
比较例
制备In、Co、Sb粉作为试剂并称重以具有按摩尔分数计In0.18Co4Sb12的组成，然后由其制备混合物。此时，在填充有Ar的手套箱中制备混合物。
此外，以与实施例1相同的方式对所制备的混合物进行热处理和烧结。
对于比较例的经合成和烧结的试剂，以与实施例1相同的方式测量热导率。作为比较例，测量结果描述于图2中。此外，对于比较例的试剂，以与实施例1相同的方式测量电导率和塞贝克系数，并由此计算功率因数。作为比较例，其描述于图3中。
首先，参见图2的结果，可以发现，与比较例的化合物半导体相比，根据本公开内容的实施例1至5的化合物半导体在50℃至500℃的温度范围内具有更低的平均热导率。
更详细地，可以发现，与比较例的化合物半导体相比，实施例1的化合物半导体(其除了Co和Sb之外还添加In并且在Sb缺失位点处掺杂In)在50℃至500℃的整个温度范围内具有更低的热导率。更详细地，可以发现，与比较例的化合物半导体相比，在实施例1的化合物半导体中，平均热导率在50℃至500℃的整个温度范围内降低约4％。
此外，与比较例的化合物半导体相比，在实施例2的化合物半导体中，除了Co和Sb之外还添加In和Yb，并且在Sb缺失位点处掺杂In和Yb，并且可以发现，热导率在50℃至500℃的整个温度范围内大大降低。此外，可以发现，与比较例的化合物半导体相比，在根据本公开内容的实施例2的化合物半导体中，平均热导率在50℃至500℃的整个测量温度范围内降低约15％。特别地，实施例2的化合物半导体在50℃至350℃的温度范围内表现出最低的热导率。
此外，可以发现，与比较例的化合物半导体相比，实施例3至5的化合物半导体(其除了Co和Sb之外还添加In和Ce并且在Sb缺失位点处掺杂In)在50℃至500℃的整个测量温度范围内具有极低的热导率。此外，当将实施例3至5互相比较时，可以发现，在添加最多Ce的实施例5中，热导率降低效果最高。特别地，在400℃至500℃的温度范围内，可以发现，实施例4表现出最低的热导率，因此其效果非常优异。
如上所述，可以发现，与比较例相比，实施例2至5具有非常优异的热导率降低效果。可以猜测，在实施例2至5中，填充晶格的孔或替代Sb缺失位点的稀土元素起着声子散射中心的作用，从而降低晶格热导率。
此外，参见图3的结果，可以发现，与比较例的化合物半导体相比，根据本公开内容的实施例1的化合物半导体在50℃、100℃和200℃的所有温度下都具有大大提高的电导率。此外，可以发现，与比较例相比，实施例1也具有提高的功率因数。
总之，可以理解，与比较例的现有化合物半导体相比，根据本公开内容的每个实施例的化合物半导体都具有较低的热导率和较高的电导率。因此，根据本公开内容的化合物半导体可以被认为具有优异的热电转换，因此作为热电转换材料是非常有用的。
已经详细描述了本公开内容。然而，应当理解，虽然指出了本公开内容的优选实施方案，但详细描述和具体实例仅以说明的方式给出，因为在本公开内容的范围内的各种改变和修改将由该详细描述而对本领域技术人员显而易见。
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