热电材料是一种能够实现电能和热能直接转换的功能材料。利用热电材料能够实现热电发电和热电制冷。实际应用中,需要将热电模块与电极装置进行连接。因此,热电转换效率由热电材料本身的热电性能和连接接头共同决定。Bi₂Te₃基热电材料是室温下性能最好的热电材料,通常用在制冷领域。商用Bi₂Te₃的热电性能仍然较差,不能满足热电发电的使用要求。针对上述现象,本文制备了具有高热电性能的P型Bi_0.5Sb_1.5Te₃热电材料,对材料的性能进行了表征。实现了Bi_0.5Sb_1.5Te₃热电材料与Cu电极的连接。熔体旋甩是一种快速凝固方法,在快速凝固过程中,晶粒尺寸可以得到显著抑制。本课题首先将P型Bi_0.5Sb_1.5Te₃熔炼,然后将熔炼得到的铸锭熔体旋甩成薄带状,显微组织像表明薄带中晶粒尺寸小于500nm,XRD测试表明薄带为Bi_0.5Sb_1.5Te₃纯相。将薄带研磨成粉末,然后热压烧结得到块状P型Bi_0.5Sb_1.5Te₃材料。组织和结构表征表明该块体材料仍然为Bi_0.5Sb_1.5Te₃纯相,并且保留了薄带的纳米结构。对最优工艺参数下制备得到的材料的性能进行了表征。其在300K时ZT值为1.01,在420K时,ZT值为0.82,相比区熔法制备的单晶材料有大幅度的提升。说明了熔体旋甩法结合热压烧结制备的P型Bi_0.5Sb_1.5Te₃材料中的纳米结构对低频声子形成了有效的散射,大幅度降低了晶格热导率,提升了热电性能。通过采用不同的钎焊方法研究对比发现,采用SAC305作为钎料、松香作为钎剂,加热台加热的方法可以实现Bi_0.5Sb_1.5Te₃与Cu的钎焊连接。接头的典型界面组织为Bi_0.5Sb_1.5Te₃/SnTe+SnSb/βSn+Bi+Cu6Sn5+Ag3Sn/Cu6Sn5/Cu。探究了不同工艺参数对接头界面组织和力学性能的影响。研究表明,保温时间对接头界面组织和力学性能的影响大于钎焊温度。随着工艺参数的改变,接头的力学性能呈先增加后减小的趋势。在钎焊温度250℃,保温时间3min的工艺参数下,接头的抗剪强度最大可达18MPa。接头的断裂位置为钎料区与靠近Cu侧的Cu-Sn化合物区。为了实现Bi_0.5Sb_1.5Te₃的低温连接,高温服役。课题首先制备了粒径为40nm、分散性良好的纳米银颗粒,研究发现滴加速度10mL/min晶粒尺寸细小而均一。将纳米银颗粒配置成焊膏,实现了Bi_0.5Sb_1.5Te₃与Cu的可靠连接。探究了工艺参数对互连接头界面组织及力学性能的影响。研究发现,互连的最佳参数为使用乙醇作为纳米银焊膏溶剂、连接温度300℃、保温时间30min、连接压力10MPa。在此工艺下,得到的接头无明显缺陷,剪切强度达到了5MPa。