度或更小的情况下大于约65摄氏 度或大于约70摄氏度的DT_。在一些实施例中，热电模块可以被配置成提供在所述器件的 热侧保持在约120摄氏度或更小的情况下在相对的第一和第二表面之间大于约60摄氏度 或大于约65摄氏度的DTmax。
[0046] 在一些实施例中，热电模块可以被配置成提供在所述器件的热侧保持在约30摄 氏度的情况下大于约30W/cm2或大于约70W/cm2、在所述器件的热侧保持在约85摄氏度的 情况下大于约50W/cm2、或者在所述器件的热侧保持在约120摄氏度的情况下大于约55W/ cm2 的Qmax/A。
[0047] 在一些实施例中，热电模块被配置成提供在所述器件的热侧保持在约30摄氏度 或更小的情况下在相对的第一和第二表面之间大于约55摄氏度的DTmax和大于约30W/cm2 或大于约70 1/〇112的Q_/A，或者在所述器件的热侧保持在约85摄氏度或更小的情况下约 60摄氏度或更大的DTmax和大于约50W/cm2的Qmax/A。在一些实施例中，热电模块可以被配 置成提供在所述器件的热侧保持在约120摄氏度或更小的情况下在相对的第一和第二表 面之间约60摄氏度或更大的01'_和大于约55￥/〇11 2的(>)_/八。
[0048] 在一些实施例中，热电元件的相对的第一和第二表面中的一个包括从其突出的多 个斜向表面。斜向表面相对于与其相对表面基本上垂直的方向以约45度或更小的角度倾 斜。
[0049] 在一些实施例中，第一和/或第二表面可以被平坦化或粗糙化以增大表面面积并 减小接触电阻。
[0050] 根据又另外的实施例，具有相对的第一和第二表面的热电元件分别安装于第一和 第二热传导头部上。热电元件具有在其相对的第一和第二表面之间小于约50ym的厚度并 且被配置成在第一和第二表面中的一个保持在至多约30摄氏度或至多约85摄氏度时在其 间提供大于约60摄氏度的DT_。
[0051] 对于本领域技术人员而言在审阅以下图和详细描述后根据一些实施例的其他器 件和/或方法将变得显而易见。所意图的是除了上面实施例的任何和全部组合之外所有这 样的附加实施例都被包括在该描述内、在本发明的范围内、并且受所附的权利要求保护。
【附图说明】
[0052] 图1A是依照本发明的实施例的包括薄膜热电元件的热电模块的截面视图。
[0053] 图1B是图示出C-平面的倾斜对依照本发明的一些实施例的热电薄膜的热电性质 的影响的图解。
[0054] 图2A到5B是图示出依照本发明的一些实施例的形成斜向生长表面和沉积薄膜热 电材料的方法的截面视图。
[0055] 图6A-6B是图示出在斜向生长表面上制造薄膜热电材料时遇到的问题的截面视 图。
[0056] 图6C-6D是图示出依照本发明的其他实施例的在斜向生长表面上制造薄膜热电 材料的截面视图。
[0057] 图7A-7C图示了依照本发明的另外的实施例的制造热电膜的方法。
[0058] 图8、9和10A-10C图示了依照本发明的又另外的实施例的形成斜向生长表面和沉 积热电膜的方法。
[0059] 图11、12和13A-13B图示了依照本发明的再另外的实施例的形成斜向生长表面和 沉积热电膜的方法。
[0060] 图14A和14B是图示出依照本发明的一些实施例的具有高结晶倾斜的热电膜的两 个示例的扫描电子显微镜（SEM)截面图像。
[0061] 图14C-14H是图示出依照本发明的一些实施例的另外的可能的C-平面倾斜和范 围的图解。
[0062] 图15-21图示了依照本发明的一些实施例的制造包括高结晶倾斜热电膜的热电 模块的方法。
[0063] 图22是对于与现有技术相比的本发明的一些实施例在与平坦表面基本上平行的 方向上的电阻率除以在与薄膜材料的厚度基本上平行的方向上的电阻的比率的图形比较。
[0064] 图23是依照本发明的实施例的包括n型和p型薄膜元件两者的热电模块的截面 视图。
[0065] 图24A-24B是图示出常规V-VI薄膜模块的截面视图。
[0066] 图24C图示了六边形晶体结构的平面和方向的相对取向。
[0067] 图25A是透视视图并且图25B是图示出常规热电器件中p型和n型热电元件的阵 列的截面视图。
【具体实施方式】
[0068] 下文参考在其中示出本发明的实施例的附图更充分地描述本发明。然而，该发明 可以以许多不同的形式来体现并且不应当被解释为限于本文中阐述的实施例。相反，这些 实施例被提供以使得本公开将是透彻和完全的，并且将充分地向本领域技术人员传达本发 明的范围。在图中，可以为了清楚起见夸大层和区的大小和相对大小。相同的数字贯穿全 文指代相同的元件。
[0069] 将理解的是，当元件或层被称为"在另一个元件或层上"、"被连接到"或"被耦合 至IJ"另一个元件或层时，其可以直接在该另一个元件或层上、被连接到或被耦合到该另一个 元件或层，或者可以存在中间元件或层。相比之下，当元件或层被称为"直接在另一个元件 或层上"、"被直接连接到"或"被直接耦合到"另一个元件或层时，不存在中间元件或层。然 而，在任何情况下都不应将"在…上"或"直接在…上"解释为需要一个层来覆盖底下的层。 如本文中使用的，术语"和/或"包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和全部组 合。
[0070] 将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以用来描述各种元件、部件、 区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术 语仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个区、层或部分。因此，在不偏离本发明 的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、 层或部分。
[0071] 诸如"在…底下"、"在…下面"、"下部"、"在…上面"、"上部"等等之类的空间相对 术语可以在本文中为了便于描述用来描述一个元件或特征与如图中图示的另一（多个）元 件或(多个）特征的关系。将理解的是，空间相对术语意图包括除了图中描绘的取向之外在 使用中或操作中的器件的不同取向。例如，如果图中的器件被翻转，则被描述为"在其他元 件或特征下面"或"在其他元件或特征底下"的元件可以于是被取向为"在其他元件或特征 上面"。因此，示例性术语"在…下面"可以包括在上面和在下面的取向两者。器件可以以 其他方式取向(旋转90度或处于其他取向)并且相应地解释本文中使用的空间相对描述符。 并且，如本文中使用的，"横向"指的是与垂直方向基本上正交的方向。
[0072] 本文中使用的术语仅为了描述特别实施例的目的，并且不意图限制本发明。如本 文中使用的，单数形式的"一个"、"一"和"该"意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另 有指示。还将理解的是，术语"包括"和/或"包括着"当在本说明书中使用时指定所述特 征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、 操作、元件、部件和/或其群组的存在或增加。
[0073] 在本文中参考作为本发明的理想化实施例(和中间结构）的示意性图示的截面图 示来描述本发明的示例实施例。像这样，将预期作为例如生产技术和/或容差的结果的来 自图示形状的变型。因此，本发明的实施例不应当被解释为限于本文中所图示的区的特别 形状，而应包括例如由生产产生的形状偏差。例如，被图示为矩形的注入区通常将在其边缘 处具有圆形或曲线特征和/或注入浓度的梯度而不是从注入到非注入区的二元变化。同样 地，由注入形成的掩埋区可以导致在掩埋区与注入通过其发生的表面之间的区中的某种注 入。因此，在图中图示的区在本质上是示意性的，并且其形状不意图图示器件的区的实际形 状，并且不意图限制本发明的范围。
[0074] 除非另有限定，本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语）具有与本发明所属
技术领域中的普通技术人员所通常理解的相同含义。相应地，这些术语可以包括在这样的 时间之后创建的等同术语。还将理解的是，诸如在通常使用的字典中限定的那些术语之类 的术语应当被解释为具有与其在本说明书中且在相关领域的上下文中的含义一致的含义， 并且将不被在理想化或过度正式的意义上解释，除非在本文中明确地如此限定。本文中提 到的所有公开出版物、专利申请、专利以及其他参考文献通过引用被全部并入。
[0075] 虽然下面参考金属有机化学气相沉积（M0CVD)来描述一些实施例，但是应理解 的是，在本发明的实施例中也可以使用其他热电膜沉积方法。例如，可以使用分子束外延 (MBE)、热或e束蒸发、溅射、气相外延、液相外延、电化学沉积、交替层外延、激光烧蚀和/或 用于薄膜晶体生长的其他技术或其他种子生长技术。
[0076] 在本文中参考密勒指数来描述根据本发明的一些实施例的热电膜和/或生长衬 底中的结晶取向。如本文中使用的，方括号中的密勒指数(诸如[100])表示方向，而角括号 或v形图案中的密勒指数(诸如〈100>)表示由于晶体对称的原因而等同的方向族。例如， 〈1〇〇>指代[100]、[010]、[001]方向和/或这些方向中的任一个的负方向，记为丨丨〇()|、 、丨如丨|方向（其中密勒指数中的负项目用是负的数字上方的短划记录)。圆括号中的密勒指 数(诸如（100))表示平面。（100)平面的法线是方向[100]。波形括号或大括号中的密勒 指数(诸如{100})以类似于角括号表示方向族的方式表示由于晶体对称的原因等同的平面 族。对于六边形晶体，使用类似的术语，但是指的是如下面描述的a、b和C六边形方向。
[0077] 本发明的一些实施例起因于认识到在V-VI材料中，电阻率和热导率是强各向异 性的，具有以下近似关系：
其中a、b和c指示相应的结晶轴，@是电阻率，并且尤是热导率。结果，可以在较低电 阻率C-平面最紧密地与模块中的电和热流动方向对齐的情况下(也即，在c-轴与电和热 流动方向垂直的情况下）获得改进的或最佳的热电性能。然而，如在大多数衬底上生长的 V-VI薄膜模块可以在c-轴主导地与电和热流动方向对齐(如图24A中衬底2605上的c-轴 2601c所示)或者具有相对小的倾斜度(例如，小于30° )(如图24B中衬底2605'上的c-轴 2601c'所示）的情况下被常规地取向，也即，使得C-平面（由阴影线指示）与电和热流动方 向垂直，这在热电性能方面可以是次于最佳的。如图24C中参考六边形晶体结构所示，c-轴 2601c"（延伸到图平面中/外）与a-轴和b-轴2601a"和2601b"垂直，并且因此与AB平 面2601ab"（其包含a-轴和b-轴两者)垂直。在本文中描述的一些实施例中，AB平面也可 以被称为C-平面，并且因此，c-轴/方向与C-平面正交或垂直延伸（例如，彼此正交的方 向和平面可以被类似地表示)。
[0078] 为主要的材料参数应用起源（principle)材料坐标张量旋转可以估计C-倾斜或 AB-倾斜(在本文中用来指代C-(或AB-)晶体平面相对于膜的水平或横向表面，或相反地， 相对于通过膜的厚度的热或电传导方向的结晶倾斜或斜向)对材料参数和器件水平DT_的 影响。如本文中使用的，DT_ (或A T_)指明热电膜的在较高温度侧("热"侧）和较低温度 侧("冷"侧）之间的温度差。更特别地，DT_ (或AT_)是限定为在不施加热量负载时跨越 模块的最大工作温度差的热电模块的品质因数。施加最佳电流（1_)来实现该最大冷却。 在热(热量排斥）侧保持在固定温度(通常THcit=约30或更小，或者约85 °C或更小，不过其可 以被限定为在任何温度下）的情况下限定DT_。Q_是在给定温度下可以由热电器件栗送 的最大热量。最大热量栗送密度是每单位器件面积9_(9_以)。Q_/A与热电元件的厚度 成反比。
[0079] 相对于本发明的一些实施例描述的方法/材料可以使得能够实现上面描述的参 数中的一个或多个中的改进到对于薄膜热电器件还未见的水平。例如，可以使得能够实现 在T Hcit=约30°C或更小下大于约55-60°C的DT_，或者可以使得能够实现在THcit=约85°C或 更小下大于约70°C的DT_。在一些实施例中，可以使得能够实现在T Hcit=约30°C或更小下 大于约65°C的DT_、或者在THc]t=约85°C或更小下大于约75°C的DT_、或者在T Hc]t=约120°C 或更小下大于约60°C的DT_。由于实现在低元件厚度(例如，〈100ym，〈50ym，或〈35ym) 情况下的高DT_，本发明的一些实施例也可以使得能够实现比可以使得具有高DT_值的其 他器件大得多的最大热量栗送密度（Q_/A)。在一些实施例中，热电模块被配置成提供在器 件的热侧保持在约30摄氏度或更小的情况下在相对的第一和第二表面之间