专利名称：使用导体或半导体材料纳米线的塞贝克/帕尔帖双向热电转换装置的制作方法
使用导体或半导体材料纳米线的塞贝克/帕尔帖双向热电转换装置本发明总体上涉及塞贝克/帕尔帖(kebeck/Peltier)双向热电转换装置，特别 是使用通过一般平面工艺在衬底上限定的导体或半导体材料纳米线的装置。塞贝克效应是热电现象，因此在由金属导体或半导体构成的电路中，温差产生电。 由物理学家Thomas J. Seebeck于1821发现的该效应显示，在经受温度梯度ΨΓ的金属棒的 端部存在电势差。在其中存在材料A和B(处于温度T1和T2)之间的两个结点的电路中，所 产生的电势由以下给出
权利要求
1.一种在衬底上实施的使用纳米线的塞贝克/帕尔帖双向热电转换装置，该装置包含至少一个之间相互间隔的并行纳米线的阵列，并且其截面具有低于40纳米的至少线 性尺寸或直径，从它们形成于其上的所述衬底区域的平面上升；具有低热导率电介质材料层，其填充所述阵列的纳米线之间的间隔空间，具有的比纳 米线高度大的厚度；在所述阵列的相对侧上所述纳米线的端部的电连接金属化部，以将之间并行的纳米线 组互连，并且将纳米线的整个串行-并行网格体连接到外部电路；与在一侧上和在相对侧上的所述阵列的纳米线的端部重合的表面，从而构成了该转换 装置的具有不同温度的表面。
2.根据权利要求1装置，其特征在于所述纳米线通过以下形成在所述纳米线阵列的 整个形成区域上沉积保形层，所述区域中限定了具有均勻厚度的牺牲层，不低于要形成的 纳米线的高度，所述牺牲层的材料属于氧化硅、氧氮化硅和氮化硅以及它们的混合物，其通 过具有垂直切割表面的并行通道的光刻，随后在面内表面上进行构成所述纳米线的材料的 保形层等离子体各向异性蚀刻，随后同选择性湿式蚀刻除去光刻所限定的所述层的材料。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于所述衬底包含属于如下的材料单或多组分玻 璃，氧化硅气凝胶，不具有或具有低浓度掺杂剂的硅，耐受转换装置的加工和工作温度的聚 合物材料。
4.根据权利要求3的装置，其中所述衬底是涂覆有非掺杂多晶硅膜的氧化硅气凝胶整料。
5.根据权利要求3的装置，其中所述衬底是刚性有机聚合物整料。
6.根据权利要求5的装置，其中所述刚性整料由发泡有机聚合物制成。
7.根据权利要求3的装置，其中所述衬底是具有多个在较低面上的沟槽或相对于所述 较上面上形成的纳米线延伸方向交叉的内部空隙的致密材料的整料。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于纳米线由属于元素周期表的IV族的材料或者属 于元素周期表的IV族的元素的合金制成，具有掺杂剂浓度赋予所述材料低于1 Ω cm的电阻 率。
9.根据权利要求1的装置，其特征在于所述具有低填充热导率的电介质材料是由通过 施涂或干燥溶胶-凝胶制备的氧化硅或氧化铝或其它氧化物材料制成的气凝胶。
10.根据权利要求1的转换装置，其特征在于所述电连接金属化部由具有低塞贝克系 数的金属或金属合金制成。
11.根据权利要求10的转换装置，其特征在于该装置包含若干纳米的粘合/相容导体 预层，该预层由沉积在构成纳米线的材料和金属或电连接金属合金之间的过渡金属制成。
12.根据权利要求2的装置，其中所述阵列的相邻纳米线之间的间隔距离对应于使用 制造技术的牺牲层的光刻限定线的最小宽度。
13.根据权利要求1的装置，其中纳米线材料具有通过如下获得内部纳米空隙在纳米 线材料中注入氦，接着加热注入的材料。
14.根据权利要求1的装置，其特征在于该装置包含理论上无限数目的相同模块-装 置的堆叠体，进行堆叠以形成平行六面体堆叠体，在其相对面上，堆叠的所有所述相同模块-装置的阵列的导体纳米线的末端表面以相互对准出现，在该平行六面体的所述相对面 的一侧上和在另一侧上进行的金属限定条带适于使若干阵列的类似纳米线组的并行连接 稳定，并且将两个末端节点之间的所述组的串行连接，所述两个末端节点连接到如此构成 的整个纳米线串行-并行网格体的外部电路。
全文摘要
本发明涉及塞贝克/帕尔帖双向热电转换装置、特别是使用通过一般平面工艺在衬底上限定的导体或半导体材料纳米线的装置。
文档编号H01L35/32GK102057512SQ200980121457
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年4月11日
发明者D·纳尔杜奇 申请人:米兰-比可卡大学