基于纳米声子超材料的热电设备制造技术

提供了一种基于纳米声子超材料的热电能量转换设备以及用于制造基于纳米声子超材料的热电能量转换设备的过程。在一个实施方式中，例如，基于纳米声子超材料的热电能量转换设备包括第一导电垫、第二导电垫和多个条带单元。在一个实施方式中，第一导电垫耦合到热电能量转换设备的第一连接，并且第二导电垫耦合到热电能量转换设备的第二连接。多个条带单元串联连接在第一导电垫和第二导电垫之间，并提供平行的传热通路。条带单元包括纳米结构设计，该纳米结构设计包括纳米声子超材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于纳米声子超材料的热电设备相关应用的交叉引用本申请要求于2018年2月9日提交的美国临时申请No.62/628,741的权益，该申请在此通过引用并入，如同在本文中完全阐述一样。
本公开涉及在热能和电能之间转换的热电设备，诸如热电发电机和珀耳帖(Peltier)制冷设备。
技术介绍
热电设备(诸如热电发电机和珀耳帖制冷设备)将热能转换成电能，或反之亦然。热电效率可以被用于分析热电设备性能。品质因数ZT可以被用于分析热电材料性能。高ZT材料的一项关键要求是具有低热导率(K)，同时具有高电导率和高塞贝克(Seebeck)系数。但是，挑战在于，这两个特性在现有材料中(尤其是在廉价的工业材料(如硅)中)紧密耦合。在过去的二十年中，增加ZT的主要原理是要在材料内嵌入障碍物(诸如小缺陷、洞、离子、颗粒和/或界面)，以便散射载热声子并降低热导率，诸如图1中所示。虽然取得了一定程度的成功，但这个策略对于生成高ZT值还不是变革性的，因为操作以散射载热声子的障碍物也阻碍电子载流子的流动，并且因此降低电导率。专利技术内容提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电能量转换设备，包括：/n第一导电垫；/n第二导电垫；/n多个条带单元，串联连接在第一导电垫和第二导电垫之间并提供平行的传热通路，其中，条带单元包括纳米结构设计，所述纳米结构设计包括纳米声子超材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180209 US 62/628,7411.一种热电能量转换设备，包括：
第一导电垫；
第二导电垫；
多个条带单元，串联连接在第一导电垫和第二导电垫之间并提供平行的传热通路，其中，条带单元包括纳米结构设计，所述纳米结构设计包括纳米声子超材料。


2.如权利要求1所述的热电能量转换设备，其中，纳米声子超材料的纳米结构设计包括膜和多个纳米结构共振器。


3.如权利要求2所述的热电能量转换设备，其中，所述多个纳米结构共振器通过共振杂化、模态局部化和声子寿命降低来降低热导率。


4.如权利要求2所述的热电能量转换设备，其中，所述多个纳米结构共振器被部署成远离膜延伸。


5.如权利要求1所述的热电能量转换设备，其中，所述多个条带单元包括多个n型和p型掺杂条带。


6.如权利要求1所述的热电能量转换设备，其中，所述多个条带单元附接到气凝胶层。


7.如权利要求1所述的设备，包括至少一个纳米壁或纳米柱，所述至少一个纳米壁或纳米柱至少大体上垂直于膜表面部署并且远离膜表面延伸。


8.如权利要求1所述的设备，包括具有宽度的至少一个膜，所述至少一个膜至少大体上垂直于膜表面部署。


9.如权利要求1所述的设备，包括形成设备的集成单元的至少一个阵列。


10.如权利要求1所述的设备，包括厚度在大约20nm和大约500nm之间的膜。


11.如权利要求1所述的设备，包括具有大体上垂直的纳米壁或纳米柱的膜，所述纳米壁或纳米柱由大约10nm至大约200nm的间隙隔开。


12.一种制作基于纳米声子材料的热电能量转换设备的过程，所述过程包括：
将半导体材料附接到载体晶片；
在半导体中制造纳米膜和从所述纳米膜延伸的纳米结构共振器，其中，所述纳米膜各自包括延伸通过膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·哈瑟恩，K·A·博特尼斯，H·布兰兹，J·C·韦伯，
申请(专利权)人：科罗拉多州立大学董事会，公司实体，
类型：发明
国别省市：美国;US