本公开涉及塞贝克/珀耳帖效应热电转换器件，且尤其涉及由与甚至大尺寸的经处理的半导体层交替的电介质层的叠层制成而无需纳米-微米尺度的平版印刷构图的器件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及塞贝克/珀耳帖效应热电转换器件，且更具体涉及利用通过共面技术(common planar)沉积到基板之上的导电或半导电材料的处理层且具有使用非临界平板印刷或丝网印刷技术可限定的电接触的器件。
技术介绍
塞贝克效应是一种热电现象，根据该现象，沿着细长导体或半导体的温度的差异产生电力。该效应由物理学家Thomas J. Seebeck于1821年发现，在受到温度梯度VT的导电条的两端存在电压差时证明了塞贝克效应的存在。在包括在不同材料A和B之间保持不同温度T1和T2的两个接点的回路中，两个接点之间的电压差由下式给出V=(1) 其中SA和&是两个材料A和B相关的塞贝克系数(也称为热电率)。电压值典型地处于几μν/Κ的量级。塞贝克系数依赖于材料、依赖于它们的绝对温度且依赖于它们的结构。塞贝克效应可以用于在不同材料的布线(热电偶)组成的电路中的电压差异方面使得器件调适为测量温度差异，或用于通过串联连接某数量的热电偶而产生电能(热电堆)。从微观视角，当长导体的一个端部与另一端部的温度不同时，电荷载流子(在金属中为电子，在半导体中为电子和空穴，在离子导体中为离子)扩散。只要在长导体较低温度的部分和较高温度的部分中存在不同的载流子密度，较高温度处的载流子将朝较低温度处的区域扩散。在孤立的系统中，当通过扩散过程热将变得沿着整个导体均勻地分布时，将到达平衡。由于电荷载流子的移动导致的热能的重分布考虑了热电流且当然这种电学电流将在系统的温度变得均勻时消失。在两个接点保持在恒定温度差异的系统中，热电流也将恒定且因此将观察到电荷载流子的恒定通量。材料的晶格中的杂质导致的散射现象、结构缺陷和晶格振动(声子)减小载流子迁移率。因此，除了材料中的声子光谱，材料的赛贝克系数依赖于对杂质的密度和结晶缺陷的密度的指示性测量。另一方面，局部声子并不总处于热平衡。相反，它们沿着温度梯度移动且通过与电子或其他载流子以及晶格缺陷相互作用而释放能量。如果声子-电子相互作用占主导，则声子将倾向于将电子推向在过程中释放能量的细长导体部分，因而贡献于导体膜中的电场。这些贡献在声子-电子散射现象占主导的温度范围中是更加重要的，该温度范围即，T ^ J^d(2)其中θ D是德拜(Debye)温度。在低于θ D的温度，存在较少声子可用于能量传输， 而在高于θ D的温度，它们倾向于通过连续的声子-声子撞击而不是通过重复的声子-电子撞击释放能量。将材料的品质热电因子定义为下式是有用的权利要求1.一种塞贝克/珀耳帖效应热电转换器件，至少包含低热导率电介质材料的平坦支撑；沉积在所述支撑的主表面中的至少一个之上的掺杂多晶半导电材料层，其具有超过至少LOQ-1Cm1的体电导率，以适于减小半导体中的声子散射而不明显抑制其电导率的不同动能和通量原位注入以离子；所述经注入的半导体层的相对侧到外部电路的金属化的电连接；与所述金属化的相对侧重合的表面是在转换器件的不同温度下的表面。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述离子是属于由元素周期表的0族的元素、氮、 氟和氧组成的组的气体。3.根据权利要求1所述的器件，其中掺杂多晶半导电材料层的所述离子注入中的一个或多个是通过在要注入的层的表面之上沉积的厚度均勻、适于减缓注入通量中的部分离子的同质牺牲层执行的。4.根据权利要求1所述的器件，还包含与构成所述层的所述平坦支撑的低热导率的电介质材料层交替的不限数目的半导电材料层，它们彼此堆叠以形成平行六面体叠层，平行六面体叠层的侧面上的经构图的金属化的电连接将所述半导电材料层的组并联地互连，并且电学地串连到并联的其它层的类似组并且将整个串-并的多个堆叠的半导体层上的两个电终端互连到外部电路。5.根据权利要求1所述的器件，其中所述半导电材料是多晶硅，该多晶硅的厚度包含在IOOnm至Ι.Ομπι之间、掺杂有超过1. 0X 1016atom/cm2的浓度的硼且在包含在 50至120Kev之间的至少两个不同动能下注入氦离子且各自的通量，加和达到包含在 1. 0X1016atom/cm2 至 5. 0X 10lfiatom/cm2 之间的总离子通量。6.根据权利要求5所述的器件，其中多重注入的多晶硅层在包含在800°C至900°C之间的温度下被处理至少一个小时。7.根据权利要求1所述的器件，其中所述平坦的电介质支撑是属于包括以下各项的组的材料单或多成分玻璃、硅氧化物气凝胶、非掺杂或具有低杂质浓度的硅、对于转换器件的加工和操作温度具有耐受力的有机聚合物材料。8.根据权利要求7所述的器件，其中所述层是刚性有机聚合物材料。9.根据权利要求1所述的器件，其中所述层是膨胀刚性有机聚合物材料。全文摘要本公开涉及塞贝克/珀耳帖效应热电转换器件，且尤其涉及由与甚至大尺寸的经处理的半导体层交替的电介质层的叠层制成而无需纳米-微米尺度的平版印刷构图的器件。文档编号H01L35/32GK102549787SQ201080031509 公开日2012年7月4日 申请日期2010年7月14日 优先权日2009年7月15日专利技术者D·达杜西, G·塞罗弗里尼 申请人:德尔塔蒂研究财团本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·达杜西，G·塞罗弗里尼，
申请(专利权)人：德尔塔蒂研究财团，
类型：发明
国别省市：
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