一种热电薄膜结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种热电薄膜结构，且特别是一种关于具有金属扩散材料区的热电薄膜结构。
【背景技术】
[0002]热电材料为可将热能与电能互相转换的材料，其具有席贝克效应(Seebeckeffect)及帕耳帖效应(Peltier effect)。席贝克效应是藉由热电材料的温度差转换成电位差，可应用于热电发电；而帕耳帖效应则是藉由热电材料的电位差产生温度差，可应用于热电致冷。
[0003]随着热电技术的演进，热电材料的研究目标由三维的块材结构转变至一维的薄膜或纳米线结构。一维结构如热电薄膜与三维块材结构相较下具有可挠性，可减少材料的使用，以及具有较大的接触面积。然而，因为结构的改变，使得能在热电薄膜上所能施加或获得的温差或电位差变小。因此，如何使一维结构的热电材料，在维持相同温度差时能获得更大的电位差，便为现今研究发展重点。
【发明内容】
[0004]因此，本发明提供一种具有金属扩散材料区的热电薄膜结构，此热电薄膜结构具有横向席贝克系数(Transverse Seebeck coefficient),可提升热电材料的热电效应,并可应用于热电转换元件中。
[0005]本发明的一个方面为一种热电薄膜结构，其包括一热电转换材料区，热电转换材料区包括一热电转换材料，以及一金属扩散材料区，金属扩散材料区包括一金属扩散分布于热电转换材料区中的热电转换材料的一侧。
[0006]于本发明的一或多个实施方式中，热电转换材料包含N型热电转换材料或P型热电转换材料。
[0007]于本发明的一或多个实施方式中，N型热电转换材料为碲化铋(Bi2Te3)或铋硒碲(Bi2SexTe3J材料，且x介于O至3之间。
[0008]于本发明的一或多个实施方式中，上述的N型热电转换材料为Bi2Sea5Te2.5。
[0009]于本发明的一或多个实施方式中，P型热电转换材料为三碲化二锑(Sb2Te3)或铋铺締(BiySb2^yTe3)材料，且y介于O至2之间。
[0010]于本发明的一或多个实施方式中，上述的P型热电转换材料为Bia 5SbL 5Te3。
[0011]于本发明的一或多个实施方式中，热电转换材料包含碲化铅(PbTe)、锑化锌(ZnSb)、锗化硅(SiGe)、银锑碲(AgSbTe2)材料、碲化锗(GeTe)或其组合。
[0012]于本发明的一或多个实施方式中，金属为金、铜、银、白金或其组合。
[0013]于本发明的一或多个实施方式中，上述的金属扩散分布于热电转换材料区中的热电转换材料的上下侧或左右侧，金属的扩散分布为均匀分布或一浓度梯度分布。
[0014]于本发明的一或多个实施方式中，上述的具有一浓度梯度分布是由金属扩散材料区的外侧至靠近热电转换材料区的中心侧递减。
[0015]于本发明的一或多个实施方式中，热电薄膜结构更包括一基板，热电转换材料区位于上端或下端基板，而金属扩散材料区位于热电转换材料的上下侧或左右侧。
[0016]于本发明的一或多个实施方式中，上述的基板为一硬基板或一软基板。
[0017]于本发明的一或多个实施方式中，硬基板的材料包含娃。
[0018]于本发明的一或多个实施方式中，软基板的材料包含聚酰亚胺(polyimide)。
[0019]于本发明的一或多个实施方式中，上述的热电薄膜结构是应用于薄膜式热电发电器或薄膜式热电致冷晶片。
[0020]以上所述仅是用以例示阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关图式中详细介绍。
【附图说明】
[0021]为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的详细说明如下:
[0022]图1绘示根据本发明一实施方式的热电薄膜结构的剖面示意图；
[0023]图2绘示根据本发明一实施方式的热电薄膜结构的剖面示意图；
[0024]图3绘示根据本发明一实施方式的热电转换元件的上视图；
[0025]图4绘示根据本发明一实施方式的热电转换元件的剖面图；以及
[0026]图5绘示根据本发明一实施方式的热电转换元件的爆炸图；
[0027]其中，符号说明:
[0028]100:热电转换材料区110:金属扩散材料区
[0029]200、310:基板300:热电转换单元
[0030]320A.320B:N型热电薄膜结构
[0031]322A、322B:N型热电转换材料区
[0032]324A、324B:第一金属扩散材料区
[0033]330A.330B:P型热电薄膜结构
[0034]332A、332B:P型热电转换材料区
[0035]334A、334B:第二金属扩散材料区
[0036]340:导电体410:封装胶
[0037]420,530:散热板430、540:取热板
[0038]440、550:布膜450、510、520:导线。
【具体实施方式】
[0039]以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，熟悉本领域的技术人员应当了解到，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节并非必要的，因此不应用以限制本发明。此外，为简化图式起见，一些已知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。
[0040]三维的热电结构主要利用席贝克效应，在与温差方向相同的方向产生电位差，亦可将多个发电结构串联以增加效率。但一维的热电结构例如热电薄膜，当温差产生于热电薄膜的上下表面方向时，因为薄膜的厚度，即上下表面间的距离很小，使得与温差方向相同的方向所产生的电位差也偏小。故在本发明的部分实施例中提供一热电薄膜结构，可产生与温差方向垂直的电位差，使此热电薄膜结构具有横向席贝克系数并藉此提升热电优值，得以克服一维结构上所造成的热电材料应用限制。
[0041]请参阅图1，图1绘示根据本发明部分实施方式的热电薄膜结构的剖面示意图。热电薄膜结构包括一热电转换材料区100以及一金属扩散材料区110。金属扩散材料区110位于热电转换材料区100的一侧。热电转换材料区包括一热电转换材料，可进行热与电的能量转换。在本发明的部分实施方式中，热电转换材料包括N型热电转换材料及P型热电转换材料或N型/P型组合热电转换材料。N型热电转换材料包括碲化铋(Bi2Te3)或铋硒碲(Bi2SexTe3_x)材料，且x介于O至3之间。在本发明的部分实施方式中，N型热电转换材料为Bi2Se0.5Te2.50 P型热电转换材料包括三碲化二锑(Sb2Te3)或铋锑碲(BiySb2_yTe3)材料，且y介于O至2之间。在本发明的部分实施方式中，P型热电转换材料为Bia5SV5Te315在本发明的部分实施方式中，热电转换材料包括碲化铅(PbTe)、锑化锌(ZnSb)、锗化硅(SiGe)、银锑碲(AgSbTe2)材料、碲化锗(GeTe)或其组合。
[0042]请继续参阅图1。金属扩散材料区110包括一金属扩散分布于热电转换材料区100中的热电转换材料的一侧。在本发明的部分实施方式中，金属扩散分布于该热电转换材料区中的该热电转换材料的上下侧或左右侧。在本发明的部分实施例中，金属为金、银、铜、白金或其组合。在本发明的部分实施方式中，此金属在金属扩散材料区110以一浓度梯度分布或均匀分布于热电转换材料中。在本发明的部分实施方式中，利用蒸镀一层金属薄膜在热电转换材料区100的一