的方法，其中，热电膜具有小于约100微米的厚度。8. 权利要求3所述的方法，其中，热电膜具有小于约50微米的厚度。9. 权利要求3所述的方法，其中，热电膜具有小于约35微米的厚度。10. 权利要求1所述的方法，其中，斜向生长表面相对于与衬底表面垂直的方向以约45 度或更小的角度倾斜。11. 权利要求10所述的方法，其中，热电膜包括多个非均匀结晶取向，并且其中该多个 取向中的至少一半相对于沿着热电膜的厚度的方向以约45度或更小的相应角度倾斜。12. 权利要求10所述的方法，其中，热电膜包括多个基本上均匀的结晶取向，该多个基 本上均匀的结晶取向相对于沿着热电膜的厚度的方向以约45度或更小的相应角度倾斜。13. 权利要求12所述的方法，其中，生长相应的热电材料层包括在相互基本上平行的 斜向生长表面中的多个上选择性地生长相应的热电材料层。14. 权利要求10所述的方法，其中，斜向生长表面中的邻近多个在衬底表面中限定相 应沟槽的相对侧壁。15. 权利要求14所述的方法，其中，提供衬底包括： 使用干蚀刻剂蚀刻衬底表面以在其中限定初步沟槽；并且然后 使用包括各向同性成分的湿蚀刻剂蚀刻初步沟槽以限定相应的沟槽。16. 权利要求13所述的方法，其中，衬底表面的结晶取向限定{100}平面，并且其中沟 槽在与〈〇1〇>方向基本上平行的方向上延伸。17. 权利要求1所述的方法，还包括： 在斜向生长表面上生长相应的热电材料层之前在斜向生长表面上沉积中间材料层，其 中中间材料层不同于衬底和/或热电材料层。18. 权利要求17所述的方法，其中，中间材料层具有在约10埃（A)和约500埃虞)之间 的厚度，和/或其中，中间层的厚度变化以引起倾斜小平面。19. 权利要求17所述的方法，其中，中间材料层包括铬（Cr)、铜（Cu)、金(Au)、铱（Ir)、 铁（Fe)、镍（Ni)、铌（Nb)、钯（Pb)、铂（Pt)、银（Ag)、钽（Ta)、钛（Ti)、钨（W)，和 / 或其合金。20. 权利要求1所述的方法，其中，斜向生长表面限定从衬底表面突出约0. 1微米或更 多的顶峰。21. 权利要求20所述的方法，其中，邻近顶峰之间的节距或突出部之间的平均距离为 约0. 1微米到约10微米。22. 权利要求2所述的方法，还包括在斜向生长表面上生长相应的热电材料层之后的 以下： 移除衬底使得热电膜的与其基本上平坦的表面相对的表面包括多个从其突出的斜向 特征。23. 权利要求2所述的方法，还包括： 将热电膜组装在第一和第二热传导头部之间以在基本上平坦的表面和与其相对的表 面之间限定热和/或电传导路径。24. 权利要求2所述的方法，还包括： 抛光热电膜以限定其基本上平坦的表面。25. 权利要求1所述的方法，其中，热电膜包括具有各向异性热电性质的V-VI族材料、 III-V族材料和/或II-VI族材料。26. 权利要求25所述的方法，其中，热电膜可以是包括铋（Bi)、锑（Sb)、铅（Pb)、碲 (Te)和/或硒（Se)的化合物。27. 权利要求25所述的方法，其中，衬底包括硅（Si)、砷化镓（GaAs)、氟化钡（BaF)、碳 化硅（SiC)、氮化镓（GaN)、氮化铝（A1N)、蓝宝石和/或玻璃。28. -种热电器件，包括： 具有相对于沿着热电元件相对表面之间的热电元件的厚度的方向以约45度或更小的 角度倾斜的结晶取向的热电元件，其中，该厚度小于约50微米。29. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件的厚度小于约35微米。30. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件的相对表面中的至少一个是基本上平坦 的。31. 权利要求28所述的器件，其中，由热电元件的结晶取向限定的平面包括热电膜中 的最低电阻率方向。32. 权利要求31所述的器件，其中，热电元件的结晶取向相对于沿着其厚度的方向以 约35度或更小的角度倾斜。33. 权利要求31所述的器件，其中，热电元件的结晶取向相对于沿着其厚度的方向以 约15度或更小的角度倾斜。34. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件包括碲化铋，并且其中，由结晶取向限定 的平面包括ab-方向。35. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件包括多个非均匀结晶取向，并且其中，所 述多个取向中的至少一半相对于沿着其厚度的方向以约45度或更小的相应角度倾斜。36. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件包括多个非均匀结晶取向，并且其中，所 述多个取向中的至少一半相对于沿着其厚度的方向以约35度或更小的相应角度倾斜。37. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件包括多个基本上均匀的结晶取向，该多个 基本上均匀的结晶取向相对于沿着其厚度的方向以约45度或更小的相应角度倾斜。38. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件具有n型或p型导电率。39. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件被配置成在其相对表面中的一个保持在 至多约30摄氏度的固定温度时在所述相对表面之间提供大于约55摄氏度的最大工作温度 差(DTmax)。40. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件被配置成在其相对表面中的一个保持在 至多约30摄氏度的固定温度时在所述相对表面之间提供大于约60摄氏度的最大工作温度 差(DTmax)。41. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件被配置成在其相对表面中的一个保持在 至多约30摄氏度的固定温度时在所述相对表面之间提供大于约65摄氏度的最大工作温度 差(DTmax)。42. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件被配置成提供在其相对表面之间大于约 55摄氏度的最大工作温度差（DTniax)和大于约30瓦特每平方厘米（W/cm2)的最大热量栗送 密度（Q_/A)。43. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件为n型热电元件，并且还包括： 具有相对于沿着P型热电元件相对表面之间的厚度的方向以约45度或更小的角度倾 斜的结晶器取向的P型热电元件，其中，该厚度小于约100微米， 其中，n型和p型热电元件在传导头部之间串行地电耦合且并行地热耦合以提供沿着 其相应的厚度方向的热传导。44. 权利要求28所述的器件，其中，热电元件包括n型元件，并且还包括p型热电元件， 其中n型和p型元件在传导头部之间串行地电耦合且并行地热耦合，并且其中，n型元件和 P型元件沿着其相应厚度具有基本上类似的电阻。45. 权利要求44所述的器件，其中，n型元件和/或p型元件具有沿着与其相应厚度垂 直的横向方向大于约50微米的相应尺寸。46. 权利要求44所述的器件，其中，n型元件和/或p型元件具有沿着与其相应厚度垂 直的横向方向大于约100微米的相应尺寸。47. 权利要求44所述的器件，其中，n型元件和/或p型元件具有沿着与其相应厚度垂 直的横向方向大于约200微米的相应尺寸。48. 一种热电模块，包括： 第一和第二热传导头部；以及 具有约50微米（ym)或更小的厚度并且具有分别安装于第一和第二热传导头部上的 相对的第一和第二表面的热电元件， 其中，热电元件在与其相对表面基本上垂直的方向上的电阻率小于热电元件在与其相 对表面基本上平行的方向上的电阻率。49. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件具有在相对的第一和第二表面之间约 35ym或更小的厚度。50. 权利要求48所述的模块，其中，所述元件具有沿着与其相对表面基本上平行的方 向大于约50微米的尺寸。51. 权利要求48所述的模块，其中，所述元件具有沿着与其相对表面基本上平行的方 向大于约200微米的尺寸。52. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件包括V-VI族材料、III-V族材料或具有各 向异性热电性质的II-VI族材料。53. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件被配置成在相对的第一和第二表面中的 一个保持在至多约30摄氏度的固定温度时在所述第一和第二表面之间提供大于约55摄氏 度的DTniax。54. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件被配置成在相对的第一和第二表面中的 一个保持在至多约30摄氏度的固定温度时在所述第一和第二表面之间提供大于约60摄氏 度的最大工作温度差（DTniax)。55. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件被配置成在相对的第一和第二表面中的 一个保持在至多约30摄氏度的固定温度时在所述第一和第二表面之间提供大于约65摄氏 度的最大工作温度差（DTniax)。56. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件被配置成提供在相对的第一和第二表面 之间大于约55摄氏度的最大工作温度差（DTniax)和大于约30瓦特每平方厘米（W/cm2)的最 大热量栗送密度（Q_/A)。57. 权利要求48所述的模块，其中，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，其中，所述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。58. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件为n型热电元件，并且还包括： 具有分别安装于第一和第二热传导头部上的相对的第一和第二表面的P型热电元件， 其中，P型膜在与其相对表面基本上垂直的方向上的电阻率小于P型膜在与其相对表面基 本上平行的方向上的电阻率， 其中，n型和p型热电元件在第一和第二头部之间串行地电耦合且并行地热耦合以在 其间提供热传导。59. 权利要求48所述的模块，其中，热电元件为n型元件，并且还包括： 具有分别安装于第一和第二热传导头部上的相对的第一和第二表面的P型热电元件， 其中，n型和p型元件沿着与其相对表面基本上垂直的方向具有基本上类似的电阻。60. -种热电模块，包括： 第一和第二热传导头部；以及 具有分别安装于第一和第二热传导头部上的相对的第一和第二表面的热电元件， 其中，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摄氏度的温度时在其间提供大于约55摄氏 度的最大工作温度差（DTniax)。61. 权利要求60所述的模块，其中，热电元件被配置成在第一和第二表面中的一个保 持在至多约85摄氏度的温度时提供大于约60摄氏度的DT_。62. 权利要求60所述的模块，其中，热电元件被配置成在第一和第二表面中的一个保 持在至多约85摄氏度的温度时提供大于约65摄氏度的DT_。63. 权利要求60所述的模块，其中，热电元件被配置成在第一和第二表面中的一个保 持在至多约85摄氏度的温度时提供大于约70摄氏度的DT_。64. 权利要求60所述的模块，其中，热电元件被配置成在第一和第二表面中的一个保 持在至多约85摄氏度的温度时提供大于约75摄氏度的DT_。65. 权利要求60所述的模块，其中，热电元件被配置成提供在相对的第一和第二表面 之间大于约55摄氏度的DT_和大于约30瓦特每平方厘米（W/cm2)的最大热量栗送密度 (Qnax/A) 〇66. -种热电模块，包括： 第一和第二热传导头部；以及 具有分别安装于第一和第二热传导头部上的相对的第一和第二表面的热电元件， 热电元件具有相对于沿着在其相对的表面之间限定的厚度的方向以约45度或更小的 角度倾斜的结晶取向，其中，该厚度小于约100微米。67. 权利要求66所述的热电模块，其中，由热电元件的结晶取向限定的平面包括热电 元件中的最低电阻率的方向，并且其中，结晶取向相对于沿着厚度的方向以约36度或更小 的角度倾斜。68. 权利要求66所述的热电模块，其中，由热电元件的结晶取向限定的平面包括热电 元件中的最低电阻率的方向，并且其中，结晶取向相对于沿着厚度的方向以约15度或更小 的角度倾斜。69. 权利要求66所述的热电模块，其中，由热电元件的结晶取向限定的平面包括热电 元件中的最低电阻率的方向，并且其中，结晶取向相对于其相对表面以约90度的角度倾 斜。70. -种热电模块，包括： 第一和第二热传导头部；以及 具有分别安装于第一和第二热传导头部上的相对的第一和第二表面的热电元件， 其中，热电元件被配置成在相对的第一和第二表面中的一个保持在至多约30摄氏度 的固定温度时提供在所述第一和第二表面之间大于约55摄氏度的最大工作温度差（DTniax) 和大于约30瓦特每平方厘米(W/cm2)的最大热量栗送密度（Q_/A)。
【专利摘要】一种制造热电器件的方法包括提供具有从其表面突出的多个斜向生长表面的衬底。在这些斜向生长表面上生长相应的热电材料层，并且相应的热电材料层聚结以共同地限定连续的热电膜。与衬底表面相对的热电膜表面可以是基本上平坦的，并且热电膜的结晶取向可以相对于沿着其厚度的方向以约45度或更小的角度倾斜。还讨论了相关的器件和制造方法。
【IPC分类】H01L35/02, H01L35/34
【公开号】CN105051924
【申请号】CN201380069567
【发明人】R.P.沃多, P.A.迪恩, T.P.施奈德, J.R.威廉森
【申请人】内克斯特里姆热敏技术公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2013年11月5日
【公告号】US9190592, US20140124010, WO2014074516A1