一种半导体制冷石墨烯芯片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体制冷石墨烯芯片，包括用于吸热的冷端、用于散热的热端、设置在所述冷端和热端之间的N型半导体和P型半导体、连接所述N型半导体和所述P型半导体的金属导体；所述金属导体设置用于电连接电源的正负电极，所述N型半导体和所述P型半导体均设置石墨烯层，所述热端依次包括硅基底、悬空孔、悬空支撑层和石墨烯保护层。本发明提高了半导体制冷制热片的热冷端温度差，从而提高了其制冷制热能力，广泛应用于红外探测领域，提高灵敏度，结构简单，成本低，且具有优异的非制冷宽波段红外探测性能。
【专利说明】
一种半导体制冷石墨烯芯片
技术领域
[0001]本发明属于光电领域，尤其是涉及一种半导体制冷石墨烯芯片。
【背景技术】
[0002]半导体制冷片通上直流电以后，其冷端从周围吸收热量，可用于制冷;其热端释放热量至周围环境中，可用于制热。半导体制冷系统无机械转动，所以无噪音、无磨损、运行可靠、维护方便;通过改变电流方向达到冷却和加热的不同目的。与传统的蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式制冷技术相比，半导体制冷具有以下特点:不使用制冷剂、不污染环境、体积小、重量轻、结构简单、容易操作;冷却速度快，而且便于通过工作电流大小实现可控调节;可只冷却某一专门元件或指定空间；可在失重或超重等极端环境下运行。但是和常规制冷相比，半导体制冷还存在制冷系数低、制冷温差小等不足，这在很大程度上影响了其商业化推广。
[0003]石墨烯，目前最先进的二维纳米材料，能够赋予光电器件崭新的特性、崭新的功能、崭新的概念。它同时具备优异的光学、电学、力学、热学性能。尤其地，石墨烯具有宽波段吸收能力(从可见光波段到远红外)，单层石墨烯能够吸收2.3 %的光。因而，一定厚度和结构尺寸的石墨烯能够实现宽波段非制冷红外探测。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种半导体制冷石墨烯芯片。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0006]—种半导体制冷石墨烯芯片，包括用于吸热的冷端、用于散热的热端、设置在所述冷端和热端之间的N型半导体和P型半导体、连接所述N型半导体和所述P型半导体的金属导体;所述金属导体设置用于电连接电源的正负电极，所述N型半导体和所述P型半导体均设置石墨烯层，所述热端依次包括硅基底、悬空孔、悬空支撑层和石墨烯保护层。
[0007]进一步的，所述悬空支撑层上间隔设有悬空支撑层微孔。
[0008]进一步的，所述的悬空支撑层，置于悬空孔上方，其材料包括氮化硅、二氧化硅、聚合物弹性体或者其中二者的组合，厚度为20nm?5um;其中所述的聚合物弹性体为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯弹性体、硅橡胶、聚氨酯橡胶中的一种。
[0009]进一步的，所述石墨稀保护层的厚度为5nm?lOOOnm，石墨稀的形态包括石墨稀薄膜、石墨烯纳米墙以及石墨烯微片。
[0010]本发明的有益效果:本发明提高了半导体制冷制热片的热冷端温度差，从而提高了其制冷制热能力，广泛应用于红外探测领域，提高灵敏度，结构简单，成本低，且具有优异的非制冷宽波段红外探测性能。
【附图说明】
[0011]图1是本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0013]如图1所示，一种半导体制冷石墨烯芯片，包括用于吸热的冷端1、用于散热的热端10、设置在所述冷端I和热端10之间的N型半导体3和P型半导体4、连接所述N型半导体3和所述P型半导体4的金属导体2;所述金属导体2设置用于电连接电源的正负电极，所述N型半导体3和所述P型半导体4均设置石墨烯层5，所述热端10依次包括硅基底6、悬空孔7、悬空支撑层8和石墨烯保护层9，所述悬空支撑层8上间隔设有悬空支撑层微孔，所述的悬空支撑层8，置于悬空孔7上方，其材料包括氮化硅、二氧化硅、聚合物弹性体或者其中二者的组合，厚度为20nm?5um;其中所述的聚合物弹性体为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯弹性体、硅橡胶、聚氨酯橡胶中的一种，所述石墨稀保护层9的厚度为5nm?100nm，石墨稀的形态包括石墨稀薄膜、石墨烯纳米墙以及石墨烯微片。
[0014]以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种半导体制冷石墨烯芯片，包括用于吸热的冷端(I)、用于散热的热端(10)、设置在所述冷端(I)和热端(10)之间的N型半导体(3)和P型半导体(4)、连接所述N型半导体(3)和所述P型半导体(4)的金属导体(2);所述金属导体(2)设置用于电连接电源的正负电极，其特征在于，所述N型半导体(3)和所述P型半导体(4)均设置石墨烯层(5)，所述热端(10)依次包括硅基底(6)、悬空孔(7)、悬空支撑层(8)和石墨烯保护层(9)。2.根据权利要求1所述的一种半导体制冷石墨烯芯片，其特征在于，所述悬空支撑层(8)上间隔设有悬空支撑层微孔。3.根据权利要求1所述的一种半导体制冷石墨烯芯片，其特征在于，所述的悬空支撑层(8)，置于悬空孔(7)上方，其材料包括氮化硅、二氧化硅、聚合物弹性体或者其中二者的组合，厚度为20nm?5um;其中所述的聚合物弹性体为聚二甲基娃氧烧、聚氨酯弹性体、娃橡胶、聚氨酯橡胶中的一种。4.根据权利要求1所述的一种半导体制冷石墨烯芯片，其特征在于，所述石墨烯保护层(9)的厚度为5nm?100nm，石墨稀的形态包括石墨稀薄膜、石墨稀纳米墙以及石墨稀微片。
【文档编号】H01L35/02GK105957952SQ201610373597
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】邓灿明
【申请人】安徽明辉成美科技发展有限公司