一种高温氧化物薄膜热电模块制造技术

本发明专利技术公开了一种高温氧化物薄膜热电模块，属于功能薄膜材料及器件领域。其特征在于，包括：至少一组热电对，所述热电对由P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜组成，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜分别生长于双面抛光单晶基底的上表面和下表面，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜呈X形交叉分布，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜由电极依次连接，形成两个串联通路。本发明专利技术相比现有π型薄膜热电模块在单位面积上的输出功率密度显著提高，且电极用金量显著减少，成本降低。

High temperature oxide film thermoelectric module

The invention discloses a high-temperature oxide film thermoelectric module, which belongs to the field of functional thin film materials and devices. It is characterized by comprising at least one of the thermoelectric Thermoelectric Group, composed of P type and N type oxide thin film oxide film on the surface and the lower surface of the P type and N type oxide films were grown in double-sided polishing oxide film substrate, P type oxide film and N type oxide films was X cross shaped distribution, P type and N type oxide thin film oxide film are sequentially connected by the electrode, forming two series path. Compared with the prior art, the utility model has the advantages of obvious improvement of the output power density on the unit area of the existing PI type thin-film thermoelectric module, and the reduction of the gold content of the electrode and the reduction of the cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种高温氧化物薄膜热电模块，属于功能薄膜材料及器件领域。
技术介绍
氧化物基热电材料相比传统合金热电材料，具有高温性能稳定、抗氧化性和无毒性等优点，受到广泛关注，氧化物薄膜热电模块也成为新兴研究焦点。然而，以块材热电模块为基础逐渐发展、演变形成的氧化物薄膜热电模块，其模块结构并没有脱离传统π型模块的构型，即P、N型氧化物薄膜在基底同一表面平行、交替排列并由金电极串联联结，如附图1所示。π型薄膜热电模块虽然从原理上可实现模块的温差-电转换，但P-N热电对集成度小，没有体现出薄膜材料低维、构型灵活的优势，模块单位面积的输出功率密度较小，且金电极用量大，模块制造成本较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：现有π型薄膜热电模块功率密度小、电极成本高的问题。本专利技术的目的在于提供一种高温氧化物薄膜热电模块，包括至少一组热电对，所述热电对由P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜组成，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜分别生长于双面抛光单晶基底的上表面和下表面，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜呈X形交叉分布，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜由电极依次连接，形成两个串联通路。本专利技术所述P型氧化物薄膜是所有空穴作为主要载流子的薄膜材料，为现有材料，优选的，所述P型氧化物薄膜为Ca3Co4O9、Sr3Co4O9、CaxCoO2、SrxCoO2、NaxCoO2、CuCrO2、CuAlO2中的一种。本专利技术所述N型氧化物薄膜是所有电子作为主要载流子的薄膜材料，为现有材料，述N型氧化物薄膜为ZnO、CaMnO3、SrTiO3、In2O3中的一种。优选的，本专利技术P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜呈X形交叉分布，交叉夹角为10°~90°。优选的，本专利技术双面抛光单晶基底为Al2O3(0001)、LaAlO3(100)、SrTiO3(100)、(LaxSr1-x)(AlyTa1-y)O3(100)中的一种。优选的，本专利技术所述双面抛光单晶基底的厚度0.1~0.5mm，长度10~50mm，宽度5~20mm，表面抛光等级Ra≤15Å。本专利技术所述电极为所有可以实现P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜的电串联的电极，优选电极为金电极。优选的，本专利技术所述电极位于双面抛光单晶基底的侧面，实现P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜的电串联。本专利技术的有益效果是：在相同技术极限所能达到的最小薄膜宽度和薄膜间距下，模块集成度显著提高，单位面积上的输出功率密度显著增大；在相同工作条件下，达到相同输出功率或输出电压所需占用的空间和基底用料减少；显著减少了电极用量，制造成本降低。附图说明图1为现有技术π型氧化物薄膜热电模块的构型。图2为本专利技术高温氧化物薄膜热电模块的俯视图。图3为本专利技术高温氧化物薄膜热电模块的侧视图。图4为实施例1中高温氧化物薄膜热电模块的俯视图。图中：1-热电对；11-P型氧化物薄膜；12-N型氧化物薄膜；2-双面抛光单晶基底；3-电极。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1一种高温氧化物薄膜热电模块，参见附图4，包括两组热电对1，所述热电对由P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12组成，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分别生长于双面抛光单晶基底2的上表面和下表面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12呈X形交叉分布，夹角为90°；金电极3位于单晶基底的侧面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12由金电极3依次连接，形成两个串联通路。本实施例中P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分别选用P-Ca3Co4O9和N-ZnO薄膜；双面抛光单晶基底选用Al2O3(0001)，长×宽×厚=10mm×5mm×0.1mm，表面抛光等级Ra=15Å。本实施例的高温氧化物薄膜热电模块，在相同技术极限所能达到的最小薄膜宽度和薄膜间距下，P-N薄膜热电对的集成度提高，单位面积模块的输出功率密度显著提高，在相同工作条件下，达到相同输出功率或输出电压所需占用的空间和基底用料减少，且金电极用量减少，制造成本降低。实施例2一种高温氧化物薄膜热电模块，参见附图2、3，包括五组热电对1，所述热电对由P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12组成，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分别生长于双面抛光单晶基底2的上表面和下表面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12呈X形交叉分布，夹角为60°；金电极3位于单晶基底的侧面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12由金电极3依次连接，形成两个串联通路。本实施例中P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分别选用P-CaxCoO2和N-CaMnO3薄膜；双面抛光单晶基底选用LaAlO3(100)，长×宽×厚=30mm×10mm×0.5mm，表面抛光等级Ra=10Å。本实施例的高温氧化物薄膜热电模块，在相同技术极限所能达到的最小薄膜宽度和薄膜间距下，P-N薄膜热电对的集成度提高，单位面积模块的输出功率密度显著提高，在相同工作条件下，达到相同的输出功率或输出电压所需占用的空间和基底用料减少，且金电极用量减少，制造成本降低。实施例3一种高温氧化物薄膜热电模块，参见附图2、3，包括五组热电对1，所述热电对由P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12组成，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分别生长于双面抛光单晶基底2的上表面和下表面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12呈X形交叉分布，夹角为10°；金电极3位于单晶基底的侧面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12由金电极3依次连接，形成两个串联通路。本实施例中P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分别选用P-CuCrO2和N-In2O3薄膜；双面抛光单晶基底选用(LaxSr1-x)(AlyTa1-y)O3(100)，长×宽×厚=50mm×20mm×0.1mm，表面抛光等级Ra=5Å。本实施例的高温氧化物薄膜热电模块，在相同技术极限所能达到的最小薄膜宽度和薄膜间距下，P-N薄膜热电对的集成度提高，单位面积模块的输出功率密度显著提高，在相同工作条件下，达到相同的输出功率或输出电压所需占用的空间和基底用料减少，且金电极用量减少，制造成本降低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温氧化物薄膜热电模块，其特征在于：包括至少一组热电对，所述热电对由P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜组成，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜分别生长于双面抛光单晶基底的上表面和下表面， P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜呈X形交叉分布，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜由电极依次连接，形成两个串联通路。

【技术特征摘要】
1.一种高温氧化物薄膜热电模块，其特征在于：包括至少一组热电对，所述热电对由P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜组成，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜分别生长于双面抛光单晶基底的上表面和下表面，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜呈X形交叉分布，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜由电极依次连接，形成两个串联通路。2.根据权利要求1所述的高温氧化物薄膜热电模块，其特征在于：所述P型氧化物薄膜为Ca3Co4O9、Sr3Co4O9、CaxCoO2、SrxCoO2、NaxCoO2、CuCrO2、CuAlO2中的一种。3.根据权利要求1所述的高温氧化物薄膜热电模块，其特征在于：所述N型氧化物薄膜为ZnO、CaMnO3、SrTiO3、In2O3中的一种。4.根据权利要求1所述的高温氧化物薄膜热电模块，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞澜，宋世金，邱兴煌，谈文鹏，刘丹丹，刘安安，胡建力，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53