制冷系统的制作方法

本发明涉及一种制冷系统。

背景技术：

区别于过去依赖于冷却剂的比热、相变的传统蒸发-压缩冷却机制，电卡冷却系统是依靠材料的极化特性，施加一定的电场，利用材料的熵的变化来达到制冷效果的一种冷却机制，因此，与传统的冷却机制相比，电卡冷却不仅高效，体积小，结构紧密，不含铅，且环保无污染，可应用在微电子领域，使得电卡冷却系统具有非常重要的应用前景。

目前的电卡制冷系统通常采用铁电体实现制冷，然而铁电体的绝热温度较低，使得目前的电卡制冷系统存在着制冷效果较差的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种冷却效果较好的制冷系统。

一种制冷系统，包括：

外壳，具有一真空密封的容置空间；

制冷元件，收容于所述容置空间内，所述制冷元件包括至少两个层叠的电极和制冷单元，相邻两个所述电极的极性相反，且每相邻两个所述电极之间层叠有所述制冷单元，所述制冷单元包括压电体层及层叠于所述压电体层上的铁电体层，其中，所述压电体层的材料的相变温度为-10℃～30℃，所述铁电体层的材料的相变温度为-10℃～30℃；

导热件，部分收容于所述外壳内，并与所述制冷元件固定连接，所述导热件用于将所述制冷元件的热量传导到外界。

在其中一个实施例中，所述压电体层的材料选自钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸钡、铁酸铋及铌镁钛酸铅中的一种。

在其中一个实施例中，所述铁电体层的材料选自钛酸钡、锆钛酸铅、钛酸铅、铁酸铋、磷酸氢钾、磷酸氢铅及磷酸铅中的一种。

在其中一个实施例中，所述电极为两个，所述制冷单元为一个，所述制冷单元的厚度不超过200纳米。

在其中一个实施例中，所述电极为两个，所述制冷单元为一个，所述制冷单元的厚度为10纳米～200纳米。

在其中一个实施例中，所述电极为两个，两个所述电极之间层叠有多个依次层叠的所述制冷单元，多个所述制冷单元的厚度之和不超过200纳米。

在其中一个实施例中，所述电极至少为三个，所有所述制冷单元的厚度之和不超过200纳米。

在其中一个实施例中，还包括设置于所述外壳外部的散热件，所述散热件与所述导热件固定连接。

在其中一个实施例中，所述外壳的内表面上设置有反射膜。

在其中一个实施例中，所述电极的材料选自铜、铝、铟、铂、银、金及非磁性合金中的一种。

由于目前的电卡制冷系统单靠铁电体在外加电场下，在室温附近的铁电效应发生极化状态变化而引发熵变所贡献出的绝热温度较低，致使其降温温度较小，制冷效果较差，而上述制冷系统通过将相变温度为-10℃～30℃的材料的铁电体层，与相变温度为-10℃～30℃的材料的压电层层叠使用形成制冷单元，且制冷单元设置于正极和负极之间，其中的随着电场的变化能够发生显著形变的材料，d33(指压电材料中沿着33方向上的压电形变量)变化最大的时候，铁电体层会发生形变，会对层叠在压电体层上的铁电体层产生晶格尺度变化而对铁电体层引入机械应变，相当于对铁电体层引入第二个作用场，即应力场，通过应力场的调控增加铁电体层的熵变大小，以增加铁电体层的绝热温度，增加制冷系统的降温温度，从而使得上述制冷系统具有较好的冷却效果。

附图说明

图1为一实施方式的制冷系统的结构示意图；

图2为图1所示的制冷系统的制冷元件的结构示意图；

图3为另一实施方式的制冷系统的制冷元件的结构示意图；

图4为另一实施方式的制冷系统的制冷单元的结构示意图；

图5为一实施方式的制冷元件的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一实施方式的制冷系统100，为一种全固态电卡制冷系统，制冷系统100包括外壳110、电源120、制冷元件130和导热件140。

外壳110具有一真空密封的容置空间112。

具体的，外壳110的内表面上设置有反射膜(图未示)，以以防止热辐射。具体的，反射膜为铝膜或锡膜。

电源120为整个制冷系统100的供电装置。

制冷元件130收容于容置空间112内。制冷元件130为整个制冷系统100的核心元件。

请一并参阅图2，具体在图示的实施例中，制冷元件130包括两个层叠的电极132和制冷单元134。

两个电极132的极性相反。即两个电极132中的一个为正极，另一个为负极。其中，制冷元件130的两个电极132分别与电源120的正极和负极电连接。

其中，电极132的材料选自铜、铝、铟、铂、银、金及非磁性合金中的一种；非磁性合金为钢、镁铝合金、铂锡合金等等。

其中，电极132的厚度为20纳米～120纳米。其中，两个电极132的厚度、材质可以相同，也可以不相同，只要导电接触欧姆电阻足够小就行。

制冷单元134层叠于两个电极132之间。其中，制冷单元134包括压电体层1342及层叠于压电体层1342上的铁电体层1344。即两个电极132中的一个层叠于压电体层1342远离铁电体层1344的一面上，另一个层叠于铁电体层1344远离压电体层1342的一面上。根据如下公式可知：

其中，上式中，ΔT_m是绝热温度变化量，和为三个偏分方程多项式，分别代表制冷单元134在一种场内三个效应，分别是磁卡效应、弹卡效应和电卡效应。通过公式可以发现多场耦合是正面的叠加效应，对材料整体的绝热温度变化量有提升作用。

其中，压电体层1342的材料的相变温度为-10℃～30℃。具体的，压电体层1342的材料选自钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸钡、铁酸铋及铌镁钛酸铅中的一种。其中，铌镁钛酸铅的结构式为(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.1～0.5，简称PMNPT；锆钛酸铅的结构式为Pb_yZr_1-yTiO₃，其中，0＜y＜1。

具体的，压电体层1342的材料优选为铌镁钛酸铅，因为这种材料在电场中形变会引发外延生长在其表面上的铁电材料除了受到电场的作用，还有应变的作用。

其中，铁电体层1344的材料的相变为-10℃～30℃。铁电体层1344的材料和压电体层1342的材料的相变温度均为-10℃～30℃，首先，这个温区符合市场应用范围的，制冷制热均可以；其次，由于市场导向，在选取材料的时候，只有这个温区发生相变时，极化变化最为明显，这个时候每个偏分多项式贡献最大，结果是绝热温度变化量最大，那么制冷制热温度变化才会最明显。

具体的，铁电体层1344的材料选自钛酸钡(BTO)、锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅、铁酸铋、磷酸氢钾、磷酸氢铅及磷酸铅中的一种。

为了获得较佳的绝热温度，压电体层1342和铁电体层1344的组合可以选择为如下组合：压电体层1342的材料为锆钛酸铅(PZT)，铁电体层1344的材料为钛酸钡；或者，压电体层1342的材料为锆钛酸铅(PZT)，铁电体层1344的材料为铁酸铋(BFO)；或者，压电体层1342的材料为铌镁钛酸铅，铁电体层1344的材料为锆钛酸铅(PZT)；或者，压电体层1342的材料为铌镁钛酸铅，铁电体层1344的材料为铁酸铋(BFO)；或者，铁电体层1344的材料为钛酸钡，压电体层1342的材料为铌镁钛酸铅。制冷单元134的压电体层1342和铁电体层1344采用上述材料组合，能够使制冷单元134具有相对较大的绝热温度。然而，铁电体层1344的材料为钛酸钡，配合铌镁钛酸铅为材料的压电体层1342能够使制冷单元134具有更加大的绝热温度，冷却效果更好，能够使制冷系统100具有较佳的冷却效果，因此，在本实施例中，优选为，铁电体层1344的材料为钛酸钡，压电体层1342的材料为铌镁钛酸铅。

其中，制冷单元134的厚度不超过200纳米。即铁电体层1344和压电体层1342的厚度均小于200纳米，压电体层1342和铁电体层1344均为薄膜状。也即制冷单元134的厚度较薄，为薄膜状，与块状的制冷单元相比，薄膜状的制冷单元134具有更高的熵变，从而有利于获得更大的绝热变温区间。且对于一种具有多种效应的制冷单元134，在加载电场越大时，熵变越大，绝热温度变化量越大，而薄膜状的制冷单元134比块体状的制冷单元在防击穿性能上有巨大的优势。

进一步地，制冷单元134的厚度为10纳米～200纳米。

导热件140部分收容于外壳110内，并与制冷元件130固定连接，导热件140用于将制冷元件130上的热量传导到外界。

在本实施例中，导热件140的材质为铜。可以理解，导热件140的材质也不限于为铜，只要具有较好的导热性能的材料均可。

进一步的，制冷系统100还包括设置于外壳110外部的散热件150，散热件150与导热件140固定连接。可以理解，散热件150可以为散热器等；或者，散热件150也可以省略，此时，导热件140直接将热气传导到空气中。

由于目前的电卡制冷系统单靠铁电体在外加电场下，在室温附近的铁电效应发生极化状态变化而引发熵变所贡献出的绝热温度较低，致使其降温温度较小，制冷效果较差，而上述制冷系统100通过将相变温度为-10℃～30℃的材料的铁电体层1344，与相变温度为-10℃～30℃的材料的压电体层1342层叠使用，其中的压电体层1342在电场作用下，随着电场的变化能够发生显著形变的材料，d33(指压电材料中沿着33方向上的压电形变量)变化最大的时候，铁电体层1344会发生形变，会对层叠在压电体层1342上的铁电体层1344产生晶格尺度变化而对铁电体层1344引入机械应变，这种应变相当于对铁电体层1344引入第二个作用场，也就是应力场，以通过应力场的调控，增加铁电体层1344的熵变大小，从而进一步增加铁电体层1344的绝热温度，而绝热温度越大，降温温度越大，冷却效果就越好，从而使得上述制冷系统100具有较好的冷却效果；同时，通过将制冷元件130安装在真空密封的容置空间112内，并通过导热件140将制冷元件130的热量传导到外界去，能够进一步保证制冷系统100的制冷效果。

如图3所示，另一实施方式的制冷系统与制冷系统100的结构大致相同，区别仅在于，本实施方式的制冷系统的制冷元件200的结构不同。

本实施方式的制冷系统的制冷元件200的两个电极210之间层叠有多个依次层叠的制冷单元220，即本实施方式的两个电极210之间为多个压电体层222和多个铁电体层224交替设置的结构，其中，层叠的一个压电体层222和一个铁电体层224形成一个制冷单元220。其中，多个制冷单元220的压电体层222的材料可以相同，也可以不相同；铁电体层224的材料可以相同，也可以不相同。

此时，多个制冷单元220的厚度之和不超过200纳米。

进一步的，多个制冷单元220的厚度之和为10纳米～200纳米。例如，具体在图示的实施例中，制冷单元220为两个，两个制冷单元220的厚度之和为10纳米～200纳米。可以理解，制冷单元220的数量不限于为两个，还可以为三个、四个或者更多。

由于本实施方式的制冷系统的结构与制冷系统100的结构相似，因此，本实施方式的制冷系统也具有制冷系统100相似的效果。且本实施方式的这种设置重复的制冷单元220的制冷系统的结构能够减少漏点，提高允许施加的电压的强度，从而提高绝热温度变化量。

如图4所示，本实施方式的制冷系统与制冷系统100的结构大致相同，区别仅在于本实施方式的制冷系统的制冷元件300的结构不同。

本实施方式的制冷元件300包括至少三个层叠的电极310和制冷单元320。

其中，相邻两个电极310的极性相反。即相邻两个电极310中的一个为正极，另一个为负极。

其中，电极310的材料与一实施方式的电极310的材料相同。

其中，每相邻两个电极310之间设有制冷单元320，即制冷单元320与多个电极310交替设置。可以理解，每相邻两个电极310之间不限于设置一个制冷单元320，也可以和制冷元件200相似，在相邻两个电极310之间设置多个层叠的制冷单元320。

制冷单元320的结构与一实施方式的制冷单元320的结构相同，包括压电体层322及层叠于压电体层322上的铁电体层324。

其中，在制冷元件300中，所有制冷单元320的厚度之和不超过200纳米。

进一步的，所有制冷单元320的厚度之和为10纳米～200纳米。

具体的，极性为正极的电极310电连接，极性为负极的电极310电连接。

更具体的，制冷元件300还包括第一导电件330和第二导电件340，第一导电件330电连接极性为正极的电极310，第二导电件340电连接极性为负极的电极310。即，极性为正极的电极310与第一导电件330电连接；极性为负极的电极310与第二导电件340电连接。

进一步的，第一导电件330和第二导电件340分别设置于由多个电极310和制冷单元320构成的层叠件的相对的两侧边。

其中，第一导电件330和第二导电件340可通过在层叠件的相对的两侧分别涂覆或者蒸镀导电材料形成。其中，涂覆的导电材料例如可以为银胶等；蒸镀的导电材料例如可以为铝、锌、铜等等。更具体的，第一导电件330和第二导电件340的材质为银。

具体在图示的实施例中，电极310为四个，制冷单元320为三个，从下往上，第一个电极310的极性与第二个电极310的极性相反，第一个电极310和第三个电极310的极性相同，第二个电极310和第四个电极310的极性相同，第一个电极310和第三个电极310通过第一导电件330电连接，第二个电极310和第四个电极310通过第二导电件340电连接。可以理解，在其它实施例中，电极310的数量不限于为四个，制冷单元320的数量也不限于为三个，电极310的数量和制冷单元320的数量可以根据需要调整，只要满足相邻两个电极310之间设置有制冷单元320即可；相邻两个电极310之间也不限于只设置一个制冷单元320，也可以在相邻两个电极310之间设置两个以上的制冷单元320。

由于本实施方式的制冷系统300也使用相变温度为-10℃～30℃的材料的铁电体层324材料与相变温度为-10℃～30℃的材料的压电体层322层叠作为制冷单元320，因此，本实施方式的制冷系统也具有制冷系统100相似的效果。

且该结构的制冷系统在每两个电极310之间形成制冷单元320，相对于在制冷单元上形成制冷单元在结构在制作方面工艺更加简单，有利于降低成本。

如图5所示，一实施方式的制冷元件的制备方法，可用于制备上述制冷系统的制冷元件，该制冷元件的制备方法包括如下步骤：

步骤S410：在铁电体层上形成压电体层，得到制冷单元。

其中，铁电体层的材料的相变为-10℃～30℃。具体的，铁电体层的材料选自钛酸钡(BTO)、锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅、铁酸铋、磷酸氢钾、磷酸氢铅及PbDPO₄中的一种。

其中，压电体层的材料的相变温度为-10℃～30℃。具体的，压电体层的材料选自钛酸铅、锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡、铁酸铋(BFO)及铌镁钛酸铅中的一种，其中，铌镁钛酸铅的结构式为(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.1～0.5，简称PMNPT。

优选的，压电体层的材料为锆钛酸铅(PZT)，铁电体层的材料为钛酸钡；或者，压电体层的材料为锆钛酸铅(PZT)，铁电体层的材料为铁酸铋(BFO)；或者，压电体层的材料为铌镁钛酸铅，铁电体层的材料为锆钛酸铅(PZT)；或者，压电体层的材料为铌镁钛酸铅，铁电体层的材料为铁酸铋(BFO)；铁电体层的材料为钛酸钡，压电体层的材料为铌镁钛酸铅。

在本实施例中，采用激光脉冲沉积法(PLD)在铁电体层上形成压电体层。具体的，在铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成压电体层的工艺参数为：温度600℃～850℃，激光能量密度为1.5mJ/cm²～2.5mJ/cm²，氧压为0.0013mbar～1.3mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar～100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，即在铁电体层上形成了压电体层，得到一个制冷单元。

当需要制备的是制冷元件200时，此时，需要制备多个层叠的制冷单元，那么按照上面所述的方法制备第一个制冷单元之后，也采用激光脉冲沉积法在第一个制冷单元的压电体层上沉积第二个制冷单元的铁电体层，此时，在第一个制冷单元的压电体层上沉积第二个制冷单元的铁电体层的工艺参数为：温度600℃～850℃，激光能量密度为1.5mJ/cm²～2.5mJ/cm²，氧压为0.0013mbar～1.3mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar～100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，在第一个制冷单元的压电体层上形成了第二制冷单元的铁电体层；再按照上面在第一个制冷单元的铁电体层上采用激光脉冲沉积法和工艺参数形成压电体层的方法在第二个制冷单元的铁电体层上形成第二个制冷单元的压电体层，以得到第二个制冷单元；若还需要多个制冷单元，再按照上述方法重复制备即可。

可以理解，在铁电体层上形成压电体层的方法不限于为激光脉冲沉积法，在其它实施例中，还可以为蒸发镀膜法、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜等方法；在前面一个制冷单元的压电体层上形成另一个制冷单元的铁电体层的方法也不限于为激光脉冲沉积法，在其它实施例中，还可以为蒸发镀膜法、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜等方法。

步骤S420：在压电体层远离铁电体层的一面上和铁电体层远离压电体层的一面上分别各形成一个电极。

当需要制备的是制冷元件130时，可以采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一面上和铁电体层远离压电体层的一面上分别蒸镀电极；此时，采用离子溅射仪蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛中，电离时间60秒～120秒，蒸镀1次～3次。

当需要制备的制冷元件200时，则步骤S420为：在第一个制冷单元的压电体层和最后一个制冷单元的铁电体层上分别形成一个电极；此时，电极可以采用制冷元件130的电极相同的制备方法制备得到。

当需要制备的制冷元件300时，则步骤S420为：在第一个制冷单元的压电体层远离铁电体层的一面的一端和铁电体层远离压电体层的一面的一端分别设置第一挡板和第二挡板，以使第一挡板和第二挡板分别位于与第一个制冷单元的两端平齐；然后在压电体层远离铁电体层的一面和铁电体层远离压电体层的一面分别各形成一个电极；再在靠近第一个制冷单元的铁电体层的电极上形成第二个制冷单元的压电体层，接着在压电体层上按照步骤S410的方法在压电体层上形成另一个铁电体层，然后在第二个制冷单元的铁电体层远离压电体层的一面的一端上设置第三挡板，第三挡板的位置与第一挡板的位置相对应，再在铁电体层远离压电体层的一面上形成第三个电极，且第三个电极的位置与靠近第一个制冷单元的压电体层的电极的位置相对应；

按照第二个制冷单元和第三个电极的制备步骤重复交替设置后面的制冷单元和电极。只要间隔的两个电极的位置相对应，从上述靠近第一个制冷单元的压电体层的电极开始计算，所有奇数的电极的位置相对应，所有偶数的重复组件的电极的位置相对应，即从上述靠近第一个制冷单元的压电体层的电极开始计算，所有奇数的电极的一端均与电极和多个制冷单元构成的层叠件的一侧平齐，所有偶数的电极均与层叠件的另一侧平齐；

接着，在层叠件两侧分别形成第一导电件和第二导电件，而将从上述靠近第一个制冷单元的压电体层的电极开始计算，所有奇数的电极与第一导电件电连接，所有偶数的电极与第二导电件电连接，即得到制冷元件300。

其中，在电极上沉积铁电体层的方法也为激光脉冲沉积法；工艺参数为：温度600℃～850℃，激光能量密度为1.5mJ/cm²～2.5mJ/cm²，氧压为0.0013mbar～1.3mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar～100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温。

其中，在压电体层远离铁电体层的一面上和在铁电体层远离压电体层的一面上分别形成电极的方法均为脉冲激光轰击金属靶的方法，工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量1.5mJ/cm²～3mJ/cm²，脉冲数为50～10000。

其中，在层叠件两侧分别形成第一导电件和第二导电件的方法为在层叠件的相对的两侧涂覆导电材料或蒸镀导电材料。其中，涂覆的导电材料为银浆；蒸镀的导电材料为铝、锌、铜等。

其中，电极的材料选自铜、铝、铟、铂、银、金及非磁性合金中的一种。非磁性合金为钢、镁铝合金、铂锡合金等。

其中，电极的厚度为20纳米～120纳米。

上述制冷元件的制备方法操作简单，易于工业化生产。且上述制冷元件的制备方法采用相变温度为-10℃～30℃的材料的铁电体层与相变温度为-10℃～30℃的材料的压电体层层叠作为制冷单元，将其应用到制冷系统中，能够使得制备得到的制冷系统具有较好的制冷效果。

以下为具体实施例部分：

实施例1

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度50纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为50纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为钛酸钡，压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

对两个电极通电，采用差扫描量热法(DSC)测试本实施例的制冷系统的绝热温度，本实施例的制冷系统的绝热温度见表1。

实施例2

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度5纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为5纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为600℃，激光能量密度为2.5mJ/cm²，氧压为0.0013mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为锆钛酸铅(Pb_0.5Zr_0.5TiO₃)；压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.1]。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间60秒，蒸镀3次，厚度为20纳米，材料为铂；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间60秒，蒸镀3次，厚度为20纳米，材料为铂。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例3

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度100纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为100纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为钛酸钡，压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

对两个电极通电，采用差扫描量热法(DSC)测试本实施例的制冷系统的绝热温度，本实施例的制冷系统的绝热温度见表1。

实施例4

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度20纳米的第一铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第一压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为850℃，激光能量密度为1.5mJ/cm²，氧压为1.3mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第一制冷单元；其中，第一铁电体层的材料为钛酸铅，第一压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.5]。

(2)在第一压电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为20纳米的第二铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为850℃，激光能量密度为1.5mJ/cm²，氧压为1.3mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第二铁电体层的材料为钛酸铅。

(3)在第二铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第二压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为850℃，激光能量密度为1.5mJ/cm²，氧压为1.3mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第二制冷单元；其中，第二压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.5]。

(4)采用离子溅射仪在第一制冷单元的第一铁电体层远离第一压电体层的一侧上和第二制冷单元的第二压电体层远离第二铁电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件。在第一制冷单元的第一铁电体层远离第一压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间120秒，蒸镀1次，厚度为120纳米，材料为铝；第二制冷单元的第二压电体层远离第二铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间120秒，蒸镀1次，厚度为120纳米，材料为铝。

(5)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例5

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度30纳米的第一铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为20纳米的第一压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为750℃，激光能量密度为1.8mJ/cm²，氧压为0.1mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第一制冷单元；其中，第一铁电体层的材料为铁酸铋，第一压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.2]。

(2)在第一压电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为40纳米的第二铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为750℃，激光能量密度为1.8mJ/cm²，氧压为0.1mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第二铁电体层的材料为铁酸铋。

(3)在第二铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第二压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为750℃，激光能量密度为1.8mJ/cm²，氧压为0.1mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第二制冷单元；其中，第二压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.2]。

(4)在第二压电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为10纳米的第三铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为750℃，激光能量密度为1.8mJ/cm²，氧压为0.1mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第三铁电体层的材料为磷酸氢钾。

(5)在第三铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为15纳米的第三压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为750℃，激光能量密度为1.8mJ/cm²，氧压为0.1mbar，沉积完成后，氧压变为10mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第三制冷单元；其中，第三压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.2]。

(6)采用离子溅射仪在第一制冷单元的第一铁电体层远离第一压电体层的一侧上和第三制冷单元的第三压电体层远离第三铁电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件。在第一制冷单元的第一铁电体层远离第一压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间100秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为铟；在第三制冷单元的第三压电体层远离第三铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间100秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为铟。

(7)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例6

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度10纳米的第一铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为5纳米的第一压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为800℃，激光能量密度为2.3mJ/cm²，氧压为1mbar，沉积完成后，氧压变为50mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第一制冷单元；其中，第一铁电体层的材料为磷酸氢铅，第一压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.4]。

(2)在第一压电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为20纳米的第二铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为800℃，激光能量密度为2.3mJ/cm²，氧压为1mbar，沉积完成后，氧压变为50mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第二铁电体层的材料为磷酸铅。

(3)在第二铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第二压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为800℃，激光能量密度为2.3mJ/cm²，氧压为1mbar，沉积完成后，氧压变为50mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第二制冷单元；其中，第二压电体层的材料为钛酸铅。

(4)在第二压电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为20纳米的第三铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为800℃，激光能量密度为2.3mJ/cm²，氧压为1mbar，沉积完成后，氧压变为50mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第三铁电体层的材料为钛酸钡。

(5)在第三铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第三压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为1.9mJ/cm²，氧压为0.08mbar，沉积完成后，氧压变为50mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第三制冷单元；其中，第三压电体层的材料为铁酸铋。

(6)在第三压电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为25纳米的第四铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为600℃，激光能量密度为1.6mJ/cm²，氧压为1.2mbar，沉积完成后，氧压变为50mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第四铁电体层的材料为锆钛酸铅(Pb_0.1Zr_0.9TiO₃)。

(7)在第四铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为20纳米的第四压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为650℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为50mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第四制冷单元；其中，第四压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(8)采用离子溅射仪在第一制冷单元的第一铁电体层远离第一压电体层的一侧上和第四制冷单元的第四压电体层远离第四铁电体层的一侧上分别各蒸镀一个第二电极，得到层叠件。在第一制冷单元的第一铁电体层远离第一压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间80秒，蒸镀2次，厚度为60纳米，材料为铜；在第四制冷单元的第四压电体层远离第四铁电体层的一侧上分别各蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间80秒，蒸镀2次，厚度为60纳米，材料为铜。

(9)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例7

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度60纳米的第一铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为50纳米的第一压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为80mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第一制冷单元；其中，第一铁电体层的材料为钛酸钡(BTO)，第一压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(2)在第一压电体层远离第一铁电体层的一面的一端和第一铁电体层远离第一压电体层的一面的一端上分别用第一挡板和第二挡板挡住，然后分别采用脉冲激光轰击金属靶的方法在第一压电体层远离第一铁电体层的一面和第一铁电体层远离第一压电体层的一面上分别各沉积一个厚度为70纳米的电极。其中，在第一压电体层远离第一铁电体层的一面沉积电极的工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量1.5mJ/cm²，脉冲数为10000，材料为金；在第一铁电体层远离第一压电体层的一面上沉积电极的工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量1.5mJ/cm²，脉冲数为10000，材料为非磁性钢。

(3)在靠近第一制冷单元铁电体层的电极和第二挡板上采用激光脉冲沉积法形成厚度为50纳米的第二铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变80mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第二铁电体层的材料为钛酸钡(BTO)。

(4)在第二铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第二压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为80mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第二制冷单元；其中，第二压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(5)在第二压电体层远离第二铁电体层的一面的一端上用第三挡板挡住，并使第三挡板的一端与第二压电体层远离第二铁电体层的一面的一端平齐，且第三挡板与第一挡板的位置相对应，然后脉冲激光轰击金属靶的方法在第二压电体层设置有第三挡板的一面上沉积厚度为70纳米的电极，该电极的位置与靠近第一压电体层的电极的位置相对应。其中，在第二压电体层设置有第三挡板的一面上沉积电极的工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量1.5mJ/cm²，脉冲数为10000，材料为金。

(6)去除第一挡板、第二挡板和第三挡板，得到三个电极、第一制冷单元和第二制冷单元组成的层叠件，在层叠件的两侧分别涂抹银胶，形成第一导电件和第二导电件，以使第一导电件电连接靠近第一压电体层的电极和靠近第二铁电体层的电极，第二导电件与中间的电极电连接，得到制冷元件。

(7)将形成有第一导电件和第二导电件的层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将第一导电件和第二导电件分别与电源的正极和负极相连通，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例8

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度30纳米的第一铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第一压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为800℃，激光能量密度为1.5mJ/cm²，氧压为0.0013mbar，沉积完成后，氧压变为40mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第一制冷单元；其中，第一铁电体层的材料为锆钛酸铅(Pb_0.3Zr_0.7TiO₃)，第一压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.1]。

(2)在第一压电体层远离第一铁电体层的一面的一端和第一铁电体层远离第一压电体层的一面的一端上分别用第一挡板和第二挡板挡住，然后分别采用脉冲激光轰击金属靶的方法在第一压电体层远离第一铁电体层的一面和第一铁电体层远离第一压电体层的一面上分别各沉积一个厚度为60纳米的电极和一个厚度为70纳米的电极。其中，在第一压电体层远离第一铁电体层的一面沉积电极的工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量3mJ/cm²，脉冲数为50，材料为铂；在第一铁电体层远离第一压电体层的一面上沉积电极的工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量3mJ/cm²，脉冲数为50，材料为铂。

(3)在靠近第一制冷单元铁电体层的电极和第二挡板上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第二铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为600℃，激光能量密度为2.5mJ/cm²，氧压为1.3mbar，沉积完成后，氧压变为30mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第二铁电体层的材料为锆钛酸铅(Pb_0.3Zr_0.7TiO₃)。

(4)在第二铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第二压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为850℃，激光能量密度为1.9mJ/cm²，氧压为0.5mbar，沉积完成后，氧压变为30mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第二制冷单元；其中，第二压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(5)在第二压电体层远离第二铁电体层的一面的一端上用第三挡板挡住，并使第三挡板的一端与第二压电体层远离第二铁电体层的一面的一端平齐，且第三挡板与第一挡板的位置相对应，然后脉冲激光轰击金属靶的方法在第二压电体层设置有第三挡板的一面上沉积厚度为60纳米的电极，该电极的位置与靠近第一制冷单元的压电体层的电极的位置相对应。其中，在第二压电体层设置有第三挡板的一面上沉积电极的工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量2mJ/cm²，脉冲数为500，材料为镁铝合金。

(6)在第二铁电体层的电极和第三挡板上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第三铁电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为850℃，激光能量密度为2.2mJ/cm²，氧压为0.7mbar，沉积完成后，氧压变为30mbar，进行静态氧压原位退火降至室温；其中，第三铁电体层的材料为锆钛酸铅(Pb_0.3Zr_0.7TiO₃)。

(7)在第三铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为30纳米的第三压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为1.8mJ/cm²，氧压为0.6mbar，沉积完成后，氧压变为30100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到第三制冷单元；其中，第三压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(8)在第三压电体层远离第三铁电体层的一面的一端上用第四挡板挡住，并使第四挡板的一端与第三压电体层远离第三铁电体层的一面的一端平齐，且第四挡板与第二挡板的位置相对应，然后脉冲激光轰击金属靶的方法在第三压电体层设置有第四挡板的一面上沉积厚度为60纳米的电极，该电极的位置与靠近第一铁电体层的电极的位置相对应。其中，在第三压电体层设置有第四挡板的一面上沉积电极的工艺参数为：在室温条件下，真空度为-5mbar，能量2.5mJ/cm²，脉冲数为5000，材料为铂。

(9)去除第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四电极，得到四个电极、第一制冷单元、第二制冷单元和第三制冷单元组成的层叠件，在层叠件的两侧分别涂抹银胶，分别形成第一导电件和第二导电件，第一导电件将靠近第一压电体层的电极和靠近第二铁电体层的电极电连接，第二导电件将靠近第一铁电体层的电极和靠近第三铁电体层的电极电连接，得到制冷元件。

(10)将形成有第一导电件和第二导电件的层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将第一导电件和第二导电件分别与电源的正极和负极相连通，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例9

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度50纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为50纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为钛酸钡，压电体层的材料为锆钛酸铅(Pb_0.5Zr_0.5TiO₃)。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例10

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度50纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为50纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为铁酸铋，压电体层的材料为锆锆钛酸铅(Pb_0.8Zr_0.2TiO₃)。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例11

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度50纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为50纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为锆钛酸铅(Pb_0.4Zr_0.6TiO₃)，压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例12

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度50纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为50纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为铁酸铋，压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例13

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)采用离子溅射仪在厚度为100纳米的铁电体层的相对的两个表面上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件，其中，铁电体层的材料为钛酸钡；其中，在铁电体层上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(2)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

实施例14

本实施例的制冷系统的制备过程如下：

(1)在厚度120纳米的铁电体层上采用激光脉冲沉积法形成厚度为120纳米的压电体层，激光脉冲沉积过程中，温度为700℃，激光能量密度为2mJ/cm²，氧压为0.8mbar，沉积完成后，氧压变为100mbar，进行静态氧压原位退火降至室温，得到制冷单元；其中，铁电体层的材料为钛酸钡，压电体层的材料为铌镁钛酸铅[(PbMg_0.33Nb_0.67O₃)_1-x:(PbTiO₃)_x，x＝0.3]。

(2)采用离子溅射仪在压电体层远离铁电体层的一侧上和铁电体层远离压电体层的一侧上分别各蒸镀一个电极，得到层叠件；其中，在压电体层远离铁电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银；在铁电体层远离压电体层的一侧上蒸镀电极的工艺参数为：氩气气氛，电离时间90秒，蒸镀2次，厚度为70纳米，材料为银。

(3)将层叠件固定地安装在具有真空密封的容置空间的外壳内，将层叠件的制冷单元与部分收容于外壳内的铜片固定连接，铜片的另一端与散热器连接，将两个电极分别与电源的正极和负极电连接，得到本实施例的制冷系统。

采用实施例1相同的测试方法得到本实施例的制冷系统的绝热温度，见表1。

表1为实施例1～14的制冷系统的绝热温度。

表1

从表1中可以看出，实施例1～12的制冷系统的绝热温度至少为7.5K，而实施例13和实施例14的制冷系统的绝热温度分别为2K和4.2K，显然，压电体层能够有效地增加制冷单元的绝热温度，即增加制冷系统的绝热温度。且从表1还可以看出，实施例1的一个制冷单元的厚度和实施例4的两个制冷单元的总厚度虽然相等的，但是实施例4的制冷系统却具有比实施例3的制冷系统更高的绝热温度，这是因为重复的制冷单元的制冷系统的结构能够减少漏点，提高允许施加的电压的强度，从而提高绝热温度变化量。

将实施例13与实施例1对比可知，仅使用了钛酸钡作为制冷单元的实施例14的绝热温度仅为2K，而使用相同厚度的制冷单元的实施例1的绝热温度却高达8.6K，而实施例1与实施例13的制冷系统的区别仅在于，实施例1的制冷单元由铁电体层和压电体层组成，显然说明，压电体层的加入能够有效地增加制冷单元的绝热温度。

将实施例14与实施例1～3、实施例9～12对比可知，虽然实施例14的制冷单元也由一个铁电体层和一个压电体层组成，但是其绝热温度也仅为4.2K，远远低于区别仅在与制冷单元的厚度的实施例1～3和实施例9～12的绝热温度，这是因为实施例1～3和实施例9～12的制冷单元具有较小的厚度，熵变较大，从而有利于获得更大的绝热变温。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。