在至少一个实施例中提供了一种热电发电机。该热电发电机包括一个帽和一个热电堆。将该帽耦合到一个产热装置上用于自其接收热能。该热电堆包括超晶格量子阱材料以及一个吸收器，用于接触该帽以接收该热能以及响应于该热能产生一种电输出用于以下项之一：在存储装置上存储该电输出和用该电输出驱动一个第一装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过辐射交换和/或传导/对流的超晶格量子阱热电发电机相关申请的交叉引用本申请要求于2012年4月10日提交的美国临时申请序列号61/622,155和于2013年1月14日提交的美国临时申请序列号61/752,143的权益，这些申请的披露内容通过引用以其全文结合在此。
在此描述的实施例总体上涉及一种超晶格量子阱辐射热电发电机(RTEG)和一种超晶格量子阱热电发电机(TEG)以及一种或多种形成其的方法。背景IR探测器总体上定义为响应IR辐射的光电探测器。红外探测器的一种类型是一种基于热的探测器。一种基于热的探测器可以在照相机内应用以产生一种物体的图像，该图像在总体上与此类物体相关的热特性上形成。已知基于热的探测器包括辐射热测量计、微辐射热测量计、热电物质和热电堆。热电堆可以产生一种直流电压用于传感和/或发电。热电堆可以包括许多将来自物体的辐射能转换成电能的热电偶。以下参考文献可能与本披露相关：授予何乃塞克(Hynecek)的美国专利号5,436,476、授予艾斯纳(Elsner)等人的5,550,387、授予崔瑟豪斯(Dresselhaus)等人的6,060,656、授予古氏(Gooch)等人的6,690,014、授予盖麦提(Ghamaty)等人的7,038,234、授予许(Hsu)的7,755,048、以及授予柯才晋(Kochergin)的美国专利公开号2011/0168978。概述在至少一个实施例中提供了一种热电发电机。该热电发电机包括一个帽和一个热电堆。将该帽耦合(couple)到一个产热装置上用于自其接收热能。该热电堆包括多种超晶格量子阱材料以及一个吸收器，用于接触该帽以接收该热能以及响应于该热能产生一种电输出用于以下项之一：在存储装置上存储该电输出和用该电输出驱动一个第一装置。附图简要说明实施例在所附的权利要求中具体地指出。然而，通过参考下面的详细描述结合附图，各种实施例的其他特征将变得更明显并且将得到最好的理解，其中：图1描绘了根据一个实施例的热探测器；图2描绘了根据一个实施例的热探测器(仅包括一个吸收器)的横截面图；图3描绘了根据一个实施例被基于硅的材料封装的超晶格量子阱热电材料；图4A-4B分别描绘了实现量子阱的一个实施例以及没有实现量子阱效应的另一个实施例；图5描绘了在沉积过程中由多个氮化硅和超晶格量子阱材料层造成的各种应力；图6描绘了根据一个实施例的MxN阵列的一个电连接方案；图7描绘了根据一个实施例的RTEG中的探测器；图8描绘了太阳和多种热靶穿过5米大气的光谱分布；图9描绘了多种热靶穿过5米大气的光谱出射度；图10描绘了对于来自RTEG的输出使用来自表2的参数的模拟的结果；图11描绘了对于该RTEG的典型夜间条件的电效率对负载的计算机模拟；图12描绘了在一个实施例中使用与帽处于未连接状态的悬臂的TEG的侧视图；图13描绘了在一个实施例中TEG的悬臂的俯视图；图14描绘了用于TEG的p-型臂的放大图，该图展示了它可以由一种氮化硅碱与p-型Si/SiGeQW材料以及沉积在该氮化硅顶部的一种金属膜制成；图15描绘了一个侧视图，其中使用于该TEG的探测器的两个臂举起以接触一个硅帽；图16描绘了在该硅帽上布置的一层SiO2；图17描绘了一种金属化图案的实例，该金属化图案可以施用到该硅帽的底部；图18描绘了另一种方式，其中该吸收器可以附接到该帽上；图19描绘了在附接后该TEG的探测器的侧视图；图20描绘了另一种探测器设计的俯视图，该探测器设计可以静电地拉升至该帽用于附接；图21描绘了根据一个实施例的另一种TEG实现方式；图22描绘了TEG的俯视图，该TEG包括如图2中列举的附接了该帽的热探测器；以及图23描绘了根据一个实施例将一个深沟槽加入该帽。详细说明在此披露了详细的实施例。然而，应当理解的是，所披露的实施例仅仅是示例性的并且这样的实施例可以不同的以及替代的形式来实施。这些图不是必须按比例的；为了显示具体元件的细节，一些特征可能被夸大或缩小。因此，在此披露的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅是作为权利要求中有代表性的基础和/或作为传授本领域技术人员以多样化使用该一个或多个实施例的有代表性的基础。如在此披露的多个实施例，总体上提供一种热电发电机(或辐射热电发电机)，该热电发电机包括一个晶片级帽，该晶片级帽接收来自产热源(例如，太阳、太阳能、热管、消音器(muffler)、等)的热能的。该晶片级帽可以耦合到或可以不耦合到该产热源上。在一种TEG实现方式中，该晶片级帽可以耦合到该产热源(例如，热管、消音器、等)上这样使得热电堆的一部分附接到该帽上以使得能够将热传递给超晶格量子阱材料，这些超晶格量子阱材料将接收到的热能转换成一种电输出用于在存储装置上存储。在一种RTEG实现方式中，这些超晶格量子阱材料可以接收直接或间接来自太阳或其他电磁辐射的产热源以产生电能而驱动另一种装置(或第一装置)。在该RTEG实现方式的情况下，该帽可以不耦合到该产热源。此外，使一个反射器定位于该热电发电机内并且包括钯或钯的多种合金。这些方面及其他将在此更详细讨论。在此披露的多个实施例可以提供但不限于多个探测器，这些探测器可以位于与环境交换能量的MxN列的一个阵列中，以或者产生电力或者从环境泵送热(或泵送热到该环境)到探测器。在另一个实施例中，该多个探测器可用于从一个光源(或场景)捕获(或感应)热能，并且为了能量存储的目的基于所感应到的热能提供一个电输出。该探测器总体上包括(除其他事项之外)一个吸收器、一个基板、和/或至少一个臂。该吸收器和/或该至少一个臂可被悬吊在该基板之上。可以设想，该吸收器和/或该至少一个臂可由一种基于超晶格量子阱热电的材料构成。此类构造可使得该吸收器以及该至少一个臂能够实现增强的塞贝克(Seebeck)效应、低电阻率、和足够的热导率。这些方面可以改善探测器性能。还设想了该吸收器和/或该臂可由(但不限于)各种基于硅的介电材料(如氮化硅和/或二氧化硅)封装。用基于硅的介电材料封装超晶格量子阱热电材料可以应力补偿该探测器并且可以增强该探测器的结构完整性，而该吸收器和/或该至少一个臂被悬吊在该基板之上。图1描绘了根据本专利技术的一个实施例的探测器10。该探测器10可以是安排在一个MxN阵列18中的众多中的一个，该阵列被封装进一个可包括光学集中器的真空11内以形成一个辐射热电发电机(RTEG)200。该RTEG200总体上安排为感应直接或间接地接收自太阳或其他电磁辐射的产热源的热能以响应该热能产生电能来驱动另一个装置和/或以将电能存储在存储装置201如电池中。下文将更详细地讨论RTEG200。还认识到该探测器10还可以是安排在该MxN阵列18中的一个或多个以便形成一个热电发电机(TEG)300。该TEG300可以被封装或可以不被封装进该真空11中。该TEG300总体上包括其一个部分，该部分被耦合到一个产热源以接收热能。电能可以用于响应该热能产生电能用于驱动另一个装置201和/或用于将电能存储在存储装置203如电池中。下文还将更详细地讨论TEG300。将每个探测器10配置为从和/或到探测器10外的环境中吸收/发射电磁辐射(下文中称为辐射)并且基于从该环境交换的一定量的能量来改变其电压电位。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热电发电机，包括：一个用于耦合到产热装置上用于自该产热装置接收热能的帽；以及一个热电堆，包括多种超晶格量子阱材料以及一个吸收器，用于接触该帽以接收该热能以及响应于该热能产生一种电输出用于以下项之一：存储装置上存储该电输出和用该电输出驱动一个第一装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.10 US 61/622,155;2013.01.14 US 61/752,1431.一种热电发电机，包括：一个帽，该帽被配置为联接到一个产热装置上以从该产热装置接收热能；以及悬吊在一个空腔之上的一个吸收器，该吸收器接触该帽以接收该热能以及响应于该热能通过所述吸收器上的超晶格量子阱材料提供一种电输出用于以下项之一：存储装置上存储该电输出和用该电输出驱动一个第一装置；其中该帽包括一个联接层，该联接层的第一部分用以将悬吊的该吸收器联接到该帽上，并且其中该帽由硅形成以与该联接层以及该吸收器扩散这样使得在其间形成一种共晶接合以将该吸收器联接到该帽上。2.如权利要求1所述的热电发电机，其中该联接层包括金和铝之一。3.如权利要求1所述的热电发电机，进一步包括位于臂上的热电材料，所述臂被附接到接收所述超晶格量子阱材料的一部分从而与该吸收器产生温差的一个基板上。4.如权利要求1所述的热电发电机，其中该吸收器包括一个用以接触该帽的有源区。5.如权利要求1所述的热电发电机，其中该帽包括一个附接部分，该附接部分使用该联接层的第一部分附接到该吸收器，并且其中该附接部分远离该帽朝向该吸收器延伸。6.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·科瑞斯考斯基，
申请(专利权)人：UD控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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