專(zhuān)利名稱(chēng)：由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溫差電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件。
背景技術(shù)：
基于溫差電效應(yīng)制備的溫差電器件主要有:1)溫差電池；2)溫差電制冷器；3)溫差電紅外探測(cè)器；4)溫差電測(cè)溫儀。溫差電池是將溫差轉(zhuǎn)換為電能的溫差電器件，它能夠利用各種熱能進(jìn)行發(fā)電，尤其在低品質(zhì)熱能利用方面優(yōu)勢(shì)顯著。溫差電池的特點(diǎn)是清潔、無(wú)噪音、無(wú)有害排放、高效可靠、使用壽命長(zhǎng)，是一種綠色、環(huán)保的物理電源。溫差電制冷器則是將電能轉(zhuǎn)換為溫差的溫差電器件。溫差電制冷器的特點(diǎn)是清潔、無(wú)噪音、無(wú)有害物質(zhì)排放、高效可靠、使用壽命長(zhǎng)。溫差電紅外探測(cè)器以及溫差電測(cè)溫儀則是利用溫差電元件的熱-電效應(yīng)進(jìn)行紅外成像以及溫度測(cè)試的儀器。高性能的溫差電器件，在結(jié)構(gòu)上不僅要求器件在單位體積內(nèi)能夠容納盡可能多的溫差電腿，而且溫差電腿的高度應(yīng)能保證在器件的兩端建立起顯著的溫差。傳統(tǒng)的溫差電材料制造方法是燒結(jié)法和冶金方法。用這類(lèi)方法制造的溫差電材料塊體需經(jīng)線(xiàn)切割等機(jī)械方法加工成一定尺寸的溫差電腿。這些溫差電腿被隨后組裝成溫差電器件。由于溫差電材料的脆性很大，由線(xiàn)切割等機(jī)械方法切割而成的溫差電腿的尺寸最小也在毫米尺度。由這樣大尺寸的溫差電腿組裝而成的溫差電器件的尺寸也大，這類(lèi)溫差電器件單位體積內(nèi)組裝的溫差電腿的數(shù)量極其有限。因此，由燒結(jié)或者冶金這類(lèi)方法制造的塊體溫差電材料制成的溫差電池的電能輸出功率密度低，輸出電壓也低；制成的溫差電制冷器的制冷效率低；制成的溫差電紅外探測(cè)器的探測(cè)靈敏度低；制成的溫差電測(cè)溫儀的測(cè)溫精度也低。近年，由薄膜溫差電材料制造微型溫差電器件的研究得到廣泛關(guān)注。這類(lèi)薄膜溫差電材料的厚度在微米量級(jí)。采用這種厚度在微米尺度的薄膜溫差電材料制造的溫差電器件，其單位體積內(nèi)可以集成大量溫差電腿，這不僅大大減小了溫差電器件的體積，而且有利于溫差電器件獲得高性能。但由于薄膜溫差電材料的厚度在微米量級(jí)，這大大限制了溫差電腿的高度，成為由薄膜溫差電材料制造的溫差器件性能提高的瓶頸。目前，薄膜溫差電材料的制造方法主要有物理氣相沉積(PVD)、電化學(xué)沉積、化學(xué)氣相沉積(CVD)、濺射法等。由這類(lèi)薄膜溫差電材料制造的溫差電器件體積小，實(shí)現(xiàn)了溫差電器件的微型化。但由于上述方法制造的薄膜溫差電材料的厚度在微米尺度，不利于由其制造的微型溫差電器件獲得高性能。2003年SNYDER等人[SNYDER GJ, LIM JR，HUANGCK, et al.Thermoelectric microdevice fabricated by a MEMS-1ike electrochemicalprocess.Nat Mater，2003，2:528-531]采用在光刻蝕微區(qū)內(nèi)分別電化學(xué)沉積Bi2Te3摻雜n型和P型溫差電材料以及導(dǎo)電金屬的方法，制備出了 一個(gè)由126個(gè)η型和P型溫差電腿(高20 μ m，直徑60 μ m)構(gòu)成的微型溫差電池。該微型溫差電池在紅外燈泡照射下的最大功率密度僅為40yW/cm2。
本專(zhuān)利提出了一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件。這種微型溫差電器件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要有:1)微型溫差電器件內(nèi)的溫差電腿具有多層結(jié)構(gòu)，它由一層一層的薄膜溫差電材料堆砌而成；2)微型溫差電器件內(nèi)溫差電腿的成分以及結(jié)構(gòu)，可以隨著一層一層的薄膜溫差電材料而變化，亦即構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)溫差電腿的薄膜溫差電材料的成分或者結(jié)構(gòu)可以按照一定的規(guī)律變化，也可以不變；3)構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)溫差電腿的薄膜溫差電材料之間可以直接相連，也可以在層與層之間設(shè)置過(guò)渡層；4)微型溫差電器件內(nèi)部的多層結(jié)構(gòu)溫差電腿，鑲嵌于絕緣材料之中或者獨(dú)立存在。上述疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件在結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)，使得依據(jù)本專(zhuān)利制造的微型溫差電器件主要體現(xiàn)出以下兩方面優(yōu)勢(shì):1)有利于不同溫差電性能材料間的相互匹配，發(fā)揮不同溫差電材料層的優(yōu)勢(shì)；2)可有效增加微型溫差電器件中溫差電腿的高度，有利于建立起更大的溫差。上述兩方面的優(yōu)勢(shì)均有利于提高微型溫差電器件的性能，具體表現(xiàn)在:由薄膜溫差電材料制成的微型溫差電池的輸出功率密度高，輸出電壓也高；制成的溫差電制冷器的制冷效率高；制成的溫差電紅外探測(cè)器的探測(cè)靈敏度高；制成的溫差電測(cè)溫儀的測(cè)溫精度也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其中溫差電腿是由薄膜溫差電材料一層一層堆砌而成。通過(guò)各溫差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，形成微型溫差電池。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其中溫差電腿是由薄膜溫差電材料層層堆砌而成，通過(guò)溫差電腿之間的串聯(lián)或者并聯(lián)，形成微型溫差電器件。具體來(lái)說(shuō)如下:所述的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)(圖1-10)包括正極引出端1、負(fù)極引出端
2、外部封裝層3、導(dǎo)熱連接層4、硬質(zhì)外殼5、頂部導(dǎo)電連接層6、n型溫差電腿7、p型溫差電腿8、溫差電腿間的填充物9、底部導(dǎo)電連接層12、過(guò)渡層13、阻擋層14。所述的η型溫差電腿7(圖3、4、5、6、7、8、9、10)是由多層組成及結(jié)構(gòu)均相同的η型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的η型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成及結(jié)構(gòu)相同的η型薄膜溫差電材料與多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的η型薄膜溫差電材料相互交替著一層一層堆砌形成；所述的P型溫差電腿8 (圖3、
4、5、6、7、8、9、10)是由多層組成及結(jié)構(gòu)均相同的ρ型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的P型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成及結(jié)構(gòu)相同的P型薄膜溫差電材料與多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的P型薄膜溫差電材料相互交替著一層一層堆砌形成；若采用組成及結(jié)構(gòu)均相同的η型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成η型溫差電腿7，采用組成及結(jié)構(gòu)均相同的ρ型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成ρ型溫差電腿8，則這樣的一層一層堆砌結(jié)構(gòu)可有效增加η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8的高度，解決了因薄膜溫差電材料厚度(僅幾微米至幾十微米)太薄造成的溫差建立困難的難題，可有效提高由薄膜溫差電材料制造的微型溫差電器件的性能；若采用組成及結(jié)構(gòu)均不相同的η型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成η型溫差電腿7，采用組成及結(jié)構(gòu)均不相同的P型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成P型溫差電腿8，則這樣的一層一層堆砌結(jié)構(gòu)不僅可以有效增加η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8的高度，解決了因薄膜溫差電材料厚度(僅幾微米至幾十微米)太薄造成的溫差建立困難的難題，而且可以充分發(fā)揮不同組成及結(jié)構(gòu)薄膜溫差電材料各自的性能優(yōu)勢(shì)，可以更加有效地提高由薄膜溫差電材料制造的微型溫差電器件的性能；若采用組成及結(jié)構(gòu)均相同和組成及結(jié)構(gòu)均不相同的η型薄膜溫差電材料交替著層層堆砌形成η型溫差電腿7，采用組成及結(jié)構(gòu)均相同和組成及結(jié)構(gòu)均不相同的ρ型薄膜溫差電材料層層堆砌形成P型溫差電腿8，則這樣的層層堆砌結(jié)構(gòu)不僅兼顧了增加溫差電腿的高度以及充分發(fā)揮不同組成及結(jié)構(gòu)薄膜溫差電材料各自性特性的優(yōu)勢(shì)，而且可以保證不同成份和結(jié)構(gòu)溫差電材料間更好的匹配關(guān)系，因而可以使由薄膜溫差電材料制造的微型溫差電器件的性能有更大的提高。所述的η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8的橫截面形狀可以是規(guī)則的也可以是不規(guī)則的；η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8的排列方式可以是規(guī)則的也可以是不規(guī)則的；η型溫差電腿及P型溫差電腿需按一定的規(guī)則排列，以實(shí)現(xiàn)η型溫差電腿與ρ型溫差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)；構(gòu)成η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8的各層薄膜溫差電材料的形狀、面積以及厚度可以相同也可以不同；構(gòu)成η型溫差電腿7的材料可以是應(yīng)用于高溫區(qū)的 η 型薄膜溫差電材料，如 SiGe 系材料、CrSi2、MnSi1.73、CoS1、Ge。.3SiQ.7、NaxCox72Ti1^72O2,NaxNix/2T“_x/202、NaxFex72Ti^x72O2> AlxZnO、Ag1^xPb18SbTe20> Ba1^xSrxPbO3> SrAl2Si2 等，也可以是應(yīng)用于中溫區(qū)的η型薄膜溫差電材料，如PbTe系材料、Bi2 (GeSe) 3、CoSb3Smx, CoSb3Prx,FeVSb, Zrci 5HFa5NiSru TiNiSn, ZrNiSn, HfNiSn, ZrCoSb, HfCoSb, TiCoSb, CeyFe4^xCoxSb12,LayFe4-JiCoxSb12> BayFe4_xCoxSb12、Fe0 5Ni0 5Sb3> FeSb2Te、Mg2Si1^Snx> HoCo03、LaCoO3> Zn4Sb3、Ag2_ySbyTe1+y、EuxPb1^Te> Bi (SiSb) 2、Bi2 (GeSe) 3、Ba0 3NixCo4_xSb12、AgPb10SbTe12、AgPb18SbTe20等，也可以是應(yīng)用于低溫區(qū)的η型薄膜溫差電材料，如η型Bi2Te3系材料、Bi2Te2 7Se0 3>Bi2Sb3Cex' Bi2Sb3Ndx ' Bi2Sb3Rex' Bi2Sb3Lax' ZnSb, HgTe, Bi2Se3' Cdln04、La1_xSrxCu03_y>Sb2Se3系材料、Zra5Hfa5NiSn、η型Bi2Te3/Sb2Te3納米超晶格，等；構(gòu)成P型溫差電腿(8)的材料可以是應(yīng)用于高溫區(qū)的P型薄膜溫差電材料，如SiGe系材料、FeSi2, Fea9MnaiSi2、Ca3Co4_xAgx09、CahSmxMnO3' Ca2.5YbQ.5Co409、Ca2Co03 等，也可以是應(yīng)用于中溫區(qū)的 ρ 型薄膜溫差電材料，如 PbTe 系材料、Bi (SiSb2)、GeTe, SbTe, Al71Pb20Re9' (GeTe) x (MnaSrvaTe)卜,、FeV1-JixSb' HoPdSb, ErPdSb, DyPdSb, CefFe4^xCoxSb12 和 LafFe4^xCoxSb1 等，也可以是應(yīng)用于低溫區(qū)的P型薄膜溫差電材料，如P型Bi2Te3系材料、Sb2Se3系材料/Sb2Te3、Bi0.5SbL5Te3>BixPb2_xTe3、Bi2_xCdxTe3、BixSn2^xTe3, FeVa85Ti0.15Sb、p 型 Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格，等。所述的η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8中的薄膜溫差電材料層之間可以直接相連(圖5、6、7)，也可以在層與層之間設(shè)置過(guò)渡層13 (圖8、9、10)。過(guò)渡層13可以是組成和結(jié)構(gòu)均相同的單層材料，也可以是由組成和結(jié)構(gòu)均不相同的多層材料構(gòu)成；構(gòu)成過(guò)渡層13的材料需具有良好的導(dǎo)電性，且與相鄰的薄膜溫差電材料間具有良好的成分以及結(jié)構(gòu)匹配關(guān)系，其作用不僅可以降低界面應(yīng)力，而且可以阻止相鄰的不同成份薄膜溫差電材料之間的擴(kuò)散，如金屬鎳、鎳鈷合金、金屬鉬、鈷銅合金，等。η型溫差電腿中的過(guò)渡層13和ρ型溫差電腿中的過(guò)渡層13的材料成份和結(jié)構(gòu)可以相同，也可以不同。所述的阻擋層14(圖5，6，7，8，9、10)可以是組成和結(jié)構(gòu)均相同的單層材料，也可以是由組成和結(jié)構(gòu)均不相同的多層材料構(gòu)成。構(gòu)成阻擋層14的材料需具有良好的導(dǎo)電性能，而且與相鄰的薄膜溫差電材料、頂部導(dǎo)電連接層6和底部導(dǎo)電連接層12之間有良好的結(jié)構(gòu)匹配關(guān)系以降低界面應(yīng)力，并能夠阻止薄膜溫差電材料與頂部導(dǎo)電連接層6和底部導(dǎo)電連接層12之間元素的相互擴(kuò)散。所述的溫差電腿間填充物9(圖5，6，7，8，9、10)是由組成和結(jié)構(gòu)均相同的單一材料構(gòu)成，也可以是由組成和結(jié)構(gòu)均不相同的多層材料構(gòu)成，其作用是對(duì)η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8起支撐作用。所述的微型溫差電器件中的正極引出端1、負(fù)極引出端2、頂部導(dǎo)電連接層6、底部導(dǎo)電連接層12是由組成和結(jié)構(gòu)均相同的單一材料構(gòu)成，也可以是由組成和結(jié)構(gòu)均不相同的多層材料構(gòu)成；構(gòu)成正極引出端1、負(fù)極引出端2、頂部導(dǎo)電連接層6、底部導(dǎo)電連接層12的材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性能，可以是金屬或者導(dǎo)電高分子材料；頂部導(dǎo)電連接層6和底部導(dǎo)電連接層12的作用是實(shí)現(xiàn)η型溫差電腿與ρ型溫差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，其形狀、面積及排列方式由溫差電腿的形狀、面積和排列方式?jīng)Q定。所述的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件中，導(dǎo)熱連接層4的作用是將硬質(zhì)外殼5粘附于微型溫差電器件的上部和下部，構(gòu)成導(dǎo)熱連接層4的材料需具有良好的電絕緣性能、良好的導(dǎo)熱性能以及良好的粘附性能，可以是有機(jī)粘結(jié)劑或者無(wú)機(jī)粘結(jié)劑；硬質(zhì)外殼5構(gòu)成微型溫差電池的剛性支撐，保護(hù)微型溫差電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，構(gòu)成硬質(zhì)外殼5的材料需具有良好的絕緣性能、良好的導(dǎo)熱性能和適當(dāng)?shù)挠捕燃皬?qiáng)度，可以是有機(jī)或無(wú)機(jī)材料；外部封裝層3的作用是保護(hù)微型溫差電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由具有良好電絕緣性能且導(dǎo)熱性差的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料構(gòu)成。本專(zhuān)利提出的由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件可采用以下方法制造:第一步:根據(jù)需制備微型溫差電器件中溫差電腿所占面積的大小選擇一個(gè)面積相當(dāng)?shù)钠瑺畈牧蠟榛?5。若要求基片具有良好的導(dǎo)電性能，則所選擇的基片材料應(yīng)為導(dǎo)電材料，或者選擇一個(gè)面積相當(dāng)?shù)姆菍?dǎo)電的片狀材料，采用物理的或者化學(xué)的方法在非導(dǎo)電的片狀材料表面沉積一層導(dǎo)電材料后作為基片15(圖11)。若選擇的基片為非導(dǎo)電且導(dǎo)熱性良好的片狀材料時(shí),基片也可以直接作為硬質(zhì)外殼5第二步:采用光刻蝕的方法，在基片表面制作出用于沉積底部導(dǎo)電連接層12的微區(qū)圖形16(圖12)。第三步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積導(dǎo)電性良好的材料，制備出底部導(dǎo)電連接層12，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層用作阻擋層的材料，制備出阻擋層14，最后去除用于沉積底部導(dǎo)電連接層12和阻擋層14的微區(qū)圖形16(圖13)。若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有設(shè)置阻擋層14，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積阻擋層材料。第四步:采用光刻蝕的方法，在制備出的阻擋層14之上制作出用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形18 (圖14)。該圖形中微區(qū)17的位置及形狀與擬制備的微型溫差電器件中η型溫差電腿的位置及形狀對(duì)應(yīng)。若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有設(shè)置阻擋層14，則用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形18直接制作在底部導(dǎo)電連接層12之上。第五步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積η型薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層13，制備出第一層η型薄膜溫差電材料19和過(guò)渡層13 (圖15)，并去除用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形18。若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的η型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層13，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料。第六步:采用光刻蝕的方法，在制備出的阻擋層14之上制作出用于沉積第一層ρ型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形20 (圖16)。該圖形中微區(qū)17的位置對(duì)應(yīng)擬制備的微型溫差電器件中P型溫差電腿的位置。已制備出的第一層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的光刻膠覆蓋。第七步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積ρ型薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層13，制備出第一層ρ型薄膜溫差電材料21和過(guò)渡層13，并去除覆蓋在第一層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠(圖17)。剩余的微區(qū)圖形則被保留，形成溫差電腿間的填充物9。若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的ρ型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層13，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料。第八步:采用光刻蝕的方法，在制備出的第一層η型和ρ型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形18 (圖18)。該圖形中微區(qū)17的位置與已經(jīng)制備出的第一層η型薄膜溫差電材料的位置相同。第九步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積η型薄膜溫差電材料層22，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層13，制備出第二層η型薄膜溫差電材料22和過(guò)渡層13，并去除用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形18 (圖19)。第二層η型薄膜溫差電材料的組成和結(jié)構(gòu)與第一層η型薄膜溫差電材料可以相同，也可以不同。若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的η型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層13，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料。第十步:采用光刻蝕的方法，在制備出的第一層η型和ρ型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形20 (圖20)。該圖形中微區(qū)17的位置與已制備出的第一層P型薄膜溫差電材料的位置相同。已制備出的第二層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的光刻膠覆蓋。第十一步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積P型薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層13，制備出第二層ρ型薄膜溫差電材料23和過(guò)渡層13，并去除覆蓋在第二層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠，剩余的微區(qū)圖形則被保留，形成溫差電腿間的填充物9 (圖21)。第二層ρ型薄膜溫差電材料的組成和結(jié)構(gòu)與第一層ρ型薄膜溫差電材料可以相同，也可以不同。若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的P型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層13，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料。第十二步:多次重復(fù)第四步至第十一步的制作過(guò)程，可以制備出由N層(N代表溫差電材料的層數(shù))η型薄膜溫差電材料堆砌而成的η型溫差電腿以及由N層ρ型薄膜溫差電材料堆砌而成的ρ型溫差電腿。當(dāng)η型溫差電腿和ρ型溫差電腿的高度達(dá)到微型溫差電器件的設(shè)計(jì)要求時(shí)，完成溫差電腿的制備。在微區(qū)內(nèi)沉積第N層η型薄膜溫差電材料24和第N層ρ型薄膜溫差電材料25后，無(wú)需再在微區(qū)圖形內(nèi)沉積過(guò)渡層材料。第十三步:采用光刻蝕的方法，在已制備出的η型溫差電腿和ρ型溫差電腿之上制作出用于沉積頂部導(dǎo)電連接層6的微區(qū)圖形26 (圖22)。第十四步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積一層阻擋層材料，形成阻擋層14，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積導(dǎo)電性良好的材料，制備出頂部導(dǎo)電連接層6和阻擋層14(圖23)。若微型溫差電池的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有設(shè)置阻擋層14，則無(wú)需在微區(qū)內(nèi)沉積阻擋層材料。第十五步:在制備出的頂部導(dǎo)電連接層6之上涂覆一層導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料形成導(dǎo)熱連接層4，再在導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料之上粘附硬質(zhì)導(dǎo)熱材料形成硬質(zhì)外殼5(圖24)。第十六步:在制備出的溫差電腿外側(cè)四周涂覆電絕緣且導(dǎo)熱性差的材料，制備出外部封裝層3(圖24)。第十七步:若選擇的基片為非導(dǎo)電且導(dǎo)熱性良好的片狀材料，且將基片作為硬質(zhì)外殼5時(shí)，可直接進(jìn)行第十八步的制備過(guò)程。在基片不可作為硬質(zhì)外殼5時(shí)，則需去除底部的基片15，露出制備出的底部導(dǎo)電連接層12 (圖25)。在底部導(dǎo)電連接層12之上涂覆一層導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料形成導(dǎo)熱連接層4，再在導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料之上粘附硬質(zhì)導(dǎo)熱材料形成硬質(zhì)外殼5(圖26)。第十八步:將2個(gè)導(dǎo)電材料分別連接到底部導(dǎo)電層的正極引出端I和負(fù)極引出端2，完成微型溫差電器件的制造(圖27)。上述十八步制造步驟中的第二步和第三步制備底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層14的過(guò)程也可以改為如下的第二步和第三步:第二步:在基片15上先沉積用作底部導(dǎo)電連接層12的導(dǎo)電性良好的材料，之后再繼續(xù)沉積一層用作阻擋層14的導(dǎo)電材料(圖28)。第三步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的導(dǎo)電材料之上制作出用于刻蝕出底部導(dǎo)電連接層12的微區(qū)圖形16(圖29)。之后，刻蝕掉不需要的已沉積的導(dǎo)電材料，并去除微區(qū)圖形16后，制備出底部導(dǎo)電連接層12和阻擋層14 (圖13)上述十八步制造步驟中的第十三步和第十四步制備頂部導(dǎo)電連接層6和阻擋層14的過(guò)程也可以改為如下的第十三步和第十四步:第十三步:在已制備出的η型溫差電腿和ρ型溫差電腿之上先沉積一層用作阻擋層14的導(dǎo)電材料，之后再繼續(xù)沉積用作頂部導(dǎo)電連接層6的導(dǎo)電性良好的材料(圖30)。第十四步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的導(dǎo)電材料之上制作出用于刻蝕出頂部導(dǎo)電連接層6的微區(qū)圖形(圖31)。之后，刻蝕掉不需要的已沉積的導(dǎo)電材料，并去除微區(qū)圖形16后，制備出頂部導(dǎo)電連接層6和阻擋層14 (圖23)本專(zhuān)利提出的由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)主要具有以下特點(diǎn):1)微型溫差電器件內(nèi)的溫差電腿具有多層結(jié)構(gòu)，它由一層一層的薄膜溫差電材料堆砌而成；2)微型溫差電器件內(nèi)溫差電腿的成分以及結(jié)構(gòu)，可以隨著一層一層的薄膜溫差電材料而變化，亦即構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)溫差電腿的薄膜溫差電材料的成分或者結(jié)構(gòu)可以按照一定的規(guī)律變化，也可以不變；3)構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)溫差電腿的薄膜溫差電材料之間可以直接相連，也可以在層與層之間設(shè)置過(guò)渡層；4)微型溫差電器件內(nèi)部的多層結(jié)構(gòu)溫差電腿，鑲嵌于絕緣材料之中或者獨(dú)立存在。上述疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件在結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)，使得依據(jù)本專(zhuān)利制造的微型溫差電器件主要體現(xiàn)出以下兩方面優(yōu)勢(shì):1)有利于不同溫差電性能材料間的相互匹配，發(fā)揮不同溫差電材料層的優(yōu)勢(shì)；2)可有效增加微型溫差電器件中溫差電腿的高度，有利于建立起更大的溫差。上述兩方面的優(yōu)勢(shì)均有利于提高微型溫差電器件的性能，具體表現(xiàn)在:由薄膜溫差電材料制成的微型溫差電池的輸出功率密度高，輸出電壓也高；制成的溫差電制冷器的制冷效率高；制成的溫差電紅外探測(cè)器的探測(cè)靈敏度高；制成的溫差電測(cè)溫儀的測(cè)溫精度也高。詳細(xì)的描述如下:本發(fā)明提出的由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括:正極引出端(I)、負(fù)極引出端(2)、導(dǎo)熱連接層(4)、頂部導(dǎo)電連接層(6)、η型溫差電腿
(7)、ρ型溫差電腿(8)、底部導(dǎo)電連接層(12)、溫差電腿間的填充物(9)、過(guò)渡層(13)、阻擋層(14)。微型溫差器件的前、后、左、右側(cè)面及上下兩個(gè)表面分別設(shè)置有對(duì)電池結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用的外部封裝層(3)和硬質(zhì)外殼(5)。本發(fā)明提出的由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，溫差沿著溫差電腿高度方向(即構(gòu)成溫差電腿的薄膜溫差電材料的厚度方向)建立。其結(jié)構(gòu)特征是，P型溫差電腿8由多層ρ型薄膜溫差電材料10堆砌而成，η型溫差電腿7由多層η型薄膜溫差電材料11堆砌而成。微型溫差電器件內(nèi)部的η型溫差電腿7和ρ型溫差電腿8的構(gòu)成可以有以下幾種方式:1)由多層組成及結(jié)構(gòu)均相同的P型薄膜溫差電材料或者η型薄膜溫差電材料堆砌而成；2)由多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的P型薄膜溫差電材料或者η型薄膜溫差電材料堆砌而成；3)由多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的P型薄膜溫差電材料(或者η型薄膜溫差電材料)與組成或者結(jié)構(gòu)相同的P型薄膜溫差電材料(或者η型薄膜溫差電材料)按照一定的規(guī)律堆砌而成；4)構(gòu)成η型和ρ型溫差電腿的各層薄膜溫差電材料的厚度可以相同，也可以不同。η型及ρ型溫差電腿的橫截面形狀是規(guī)則的或者任意的形狀。η型及ρ型溫差電腿的排列方式受其橫截面形狀的影響，需按一定的規(guī)則排列，一方面能夠保證η型溫差電腿與P型溫差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，另一方面以能實(shí)現(xiàn)該種溫差電器件最優(yōu)性能的排列方式為最佳。P型薄膜溫差電材料10和η型薄膜溫差電材料11的形狀、面積以及厚度可以相同或不同，它們的厚度范圍在0.1 100微米，面積范圍在0.01平方微米 I平方厘米。為了減少熱流沿溫差電腿以外的區(qū)域傳導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)微型溫差電器件兩端更大的溫差，η型溫差電腿與ρ型溫差電腿之間的填充物9由單層或者多層的電絕緣且導(dǎo)熱性差的材料構(gòu)成，可以是有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，也可以是空氣。根據(jù)需要，在微型溫差電器件內(nèi)的η型溫差電腿與P型溫差電腿之間也可以是真空。η型溫差電腿與ρ型溫差電腿的頂部和底部設(shè)置的導(dǎo)熱連接層4兼具良好的電絕緣性能、導(dǎo)熱性能和粘附性能。它們良好的粘附性能可以保證硬質(zhì)外殼5與微型溫差電器件內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度，它們良好的導(dǎo)熱性能可以保證熱量最大限度地進(jìn)入微型溫差電器件內(nèi)部且在溫差電器件兩端維持盡可能大的溫差。導(dǎo)熱連接層4是兼具良好電絕緣性能及導(dǎo)熱性能的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，厚度范圍在0.01 1000微米。微型溫差電器件內(nèi)部的正極引出端(I)、負(fù)極引出端(2)、頂部導(dǎo)電連接層6、底部導(dǎo)電連接層12、阻擋層14及過(guò)渡層13是由單層或多層導(dǎo)電材料組成，多層導(dǎo)電材料中的各層導(dǎo)電材料的材質(zhì)是相同或者不同的導(dǎo)電高分子材料或金屬材料。微型溫差電器件內(nèi)部的頂部導(dǎo)電連接層6和底部導(dǎo)電連接層12的主要作用是實(shí)現(xiàn)η型溫差電腿與ρ型溫差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，其形狀、面積及排列方式由溫差電腿的形狀、面積和排列方式?jīng)Q定，其厚度范圍在0.01 500微米。過(guò)渡層13的作用是保證η型溫差電腿與ρ型溫差電腿中的相鄰薄膜溫差電材料層之間的成份及結(jié)構(gòu)的良好匹配，其厚度范圍在I納米 100微米。阻擋層14的厚度范圍在I納米 500微米。微型溫差電器件的前、后、左、右側(cè)面及上下表面分別設(shè)置有外部封裝層3及硬質(zhì)外殼5。外部封裝層3的作用是為保護(hù)微型溫差電器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由具有良好電絕緣性能且導(dǎo)熱性差的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，厚度范圍在0.01 3000微米。硬質(zhì)外殼5構(gòu)成微型溫差電器件的剛性支撐，保護(hù)微型溫差電器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)外殼5由電絕緣且導(dǎo)熱性好的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，厚度范圍在0.01 2000微米。本發(fā)明的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的顯著特點(diǎn)包括:1)微型溫差電器件內(nèi)的溫差電腿具有多層結(jié)構(gòu)，它由一層一層的薄膜溫差電材料堆砌而成；2)微型溫差電器件內(nèi)溫差電腿的成分以及結(jié)構(gòu)，可以隨著一層一層的薄膜溫差電材料而變化，亦即構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)溫差電腿的薄膜溫差電材料的成分或者結(jié)構(gòu)可以按照一定的規(guī)律變化，也可以不變；3)構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)溫差電腿的薄膜溫差電材料之間可以直接相連，也可以在層與層之間設(shè)置過(guò)渡層；4)微型溫差電器件內(nèi)部的層狀結(jié)構(gòu)溫差電腿，鑲嵌于填充物(9)之中或者獨(dú)立存在。上述疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件在結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)，使得依據(jù)本專(zhuān)利制造的微型溫差電器件具有以下優(yōu)勢(shì):1)有利于不同溫差電性能材料間的相互匹配，發(fā)揮不同溫差電材料層的優(yōu)勢(shì)；2)可有效增加微型溫差電器件中溫差電腿的高度，有利于建立起更大的溫差。上述兩方面的優(yōu)勢(shì)均有利于提高微型溫差電器件的性能。采用此種結(jié)構(gòu)的微型溫差電器件具有更大的輸出功率，采用這種結(jié)構(gòu)的溫差電制冷器的制冷效率更高，采用這種結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器以及測(cè)溫儀器具有更大的測(cè)量范圍和更高的測(cè)量精度。


圖1微型溫差電器件外觀(guān)立體結(jié)構(gòu)示意2去掉微型溫差電器件上部的硬質(zhì)外殼5和導(dǎo)熱連接層4后微型溫差電器件內(nèi)部的立體結(jié)構(gòu)示意3去掉微型溫差電器件上部的硬質(zhì)外殼5、導(dǎo)熱連接層4以及外部封裝層3后微型溫差電器件內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)示意4去微型溫差電器件上部的掉硬質(zhì)外殼5、導(dǎo)熱連接層4、外部封裝層3以及溫差電腿間的填充物9后微型溫差電器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視示意5圖3中微型溫差電器件內(nèi)部AA’剖面結(jié)構(gòu)示意圖之一圖6圖3中微型溫差電器件內(nèi)部AA’剖面結(jié)構(gòu)示意圖之二圖7圖3中微型溫差電器件內(nèi)部AA’剖面結(jié)構(gòu)示意圖之三圖8圖3中微型溫差電器件內(nèi)部AA’剖面結(jié)構(gòu)示意圖之四圖9圖3中微型溫差電器件內(nèi)部AA’剖面結(jié)構(gòu)示意圖之五圖10圖3中微型溫差電器件內(nèi)部AA’剖面結(jié)構(gòu)示意圖之六圖11用于制造微型溫差電器件的基片的結(jié)構(gòu)剖視示意12基片上制作的用于沉積底部導(dǎo)電連接層(12)的微區(qū)圖形(16)的結(jié)構(gòu)剖視示意13在基片上制備出的底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)的結(jié)構(gòu)剖視示意14用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(18)的結(jié)構(gòu)剖視示意圖
圖15制備出的第一層η型薄膜溫差電材料(19)和過(guò)渡層(13)的結(jié)構(gòu)剖視示意16用于沉積第一層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(20)的結(jié)構(gòu)剖視示意17制備出的第一層P型薄膜溫差電材料(21)和過(guò)渡層(13)的結(jié)構(gòu)剖視示意18用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(18)的結(jié)構(gòu)剖視示意19制備出的第二層η型薄膜溫差電材料(22)和過(guò)渡層(13)的結(jié)構(gòu)剖視示意20用于沉積第二層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(20)的結(jié)構(gòu)剖視示意21制備出的第二層P型薄膜溫差電材料(23)和過(guò)渡層(13)的結(jié)構(gòu)剖視示意22用于沉積頂部導(dǎo)電連接層(6)的微區(qū)圖形(26)的結(jié)構(gòu)剖視示意23制備出的頂部導(dǎo)電連接層(6)和阻擋層(14)的結(jié)構(gòu)剖視示意24制備出的位于微型溫差電器件上部的導(dǎo)熱連接層(4)、硬質(zhì)外殼(5)和外部封裝層(3)的結(jié)構(gòu)剖視示意25去除底部基片(15)后的結(jié)構(gòu)首I]視不意26制備出的位于微型溫差電器件下部的導(dǎo)熱連接層(4)和硬質(zhì)外殼(5)的結(jié)構(gòu)剖視示意27在底部導(dǎo)電層的正極引出端⑴和負(fù)極引出端(2)分別連接上導(dǎo)電材料后的俯視圖(a)和結(jié)構(gòu)剖視示意圖(b)圖28基片上沉積的用作底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)的導(dǎo)電材料的結(jié)構(gòu)剖視示意29在用作底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)的導(dǎo)電材料之上制作的用于刻蝕底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)的微區(qū)圖形(27)圖30在已制備出的η型溫差電腿和ρ型溫差電腿之上沉積的用作頂部導(dǎo)電連接層(6)和阻擋層(14)的導(dǎo)電材料的結(jié)構(gòu)剖視示意31在用作底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)的導(dǎo)電材料之上制作的用于刻蝕頂部導(dǎo)電連接層(6)和阻擋層(14)的微區(qū)圖形(28)標(biāo)號(hào)說(shuō)明:正極引出端1、負(fù)極引出端2、外部封裝層3、導(dǎo)熱連接層4、硬質(zhì)外殼5、頂部導(dǎo)電連接層6、η型溫差電腿7、ρ型溫差電腿8、溫差電腿間的填充物9、底部導(dǎo)電連接層12、ρ型薄膜溫差電材料10、η型薄膜溫差電材料11、過(guò)渡層13、阻擋層14，基片15，用于沉積底部導(dǎo)電連接層12的微區(qū)圖形16，微區(qū)17，用于沉積η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形18，第一層η型薄膜溫差電材料19，用于沉積ρ型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形20，第一層ρ型薄膜溫差電材料21，第二層η型薄膜溫差電材料22，第二層ρ型薄膜溫差電材料23，第N層η型薄膜溫差電材料24，第N層ρ型薄膜溫差電材料25，用于沉積頂部導(dǎo)電連接層6的微區(qū)圖形26，用于刻蝕底部導(dǎo)電連接層12的微區(qū)圖形27，用于刻蝕頂部導(dǎo)電連接層6的微區(qū)圖形28。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:本發(fā)明提出的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的外觀(guān)立體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其外部結(jié)構(gòu)主要由正極引出端1、負(fù)極引出端2、外部封裝層3、導(dǎo)熱連接層4和硬質(zhì)外殼5組成。外部封裝層3主要對(duì)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用，分別設(shè)置在微型溫差電器件的前、后、左、右側(cè)面，其材質(zhì)應(yīng)為電絕緣且導(dǎo)熱性差的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，厚度范圍在0.01 3000微米。為保證熱量最大限度地進(jìn)入微型溫差電器件內(nèi)部并能在溫差電腿兩端維持最大溫差，在η型和ρ型溫差電腿的頂部和底部分別都設(shè)置有導(dǎo)熱連接層4，它們由單層或多層的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，這些材料要兼具良好的電絕緣性能、導(dǎo)熱性能和粘附性能，其厚度范圍在0.01 1000微米。在導(dǎo)熱連接層4的外部可以設(shè)置硬質(zhì)外殼5，或者不設(shè)置硬質(zhì)外殼5。硬質(zhì)外殼5的主要作用在于保護(hù)電池主體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的熱交換，其材質(zhì)主要是電絕緣的、具有良好導(dǎo)熱性且一定機(jī)械強(qiáng)度的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，厚度范圍在0.01 2000微米疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件除去上部導(dǎo)熱連接層4和硬質(zhì)外殼5后的內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)如圖2所示。疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件除去上部導(dǎo)熱連接層4、上部硬質(zhì)外殼5以及外封裝層3后的立體結(jié)構(gòu)如圖3所示，由多層(所有附圖中均以5層為例)薄膜溫差電材料堆砌而成的η型及ρ型溫差電腿之間通過(guò)頂部導(dǎo)電連接層6和底部導(dǎo)電連接層12電串聯(lián)起來(lái)。圖4為疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件除去上部導(dǎo)熱連接層4、硬質(zhì)外殼5及外封裝層3后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖，圖中展示了 η型溫差電腿7及ρ型溫差電腿8通過(guò)底部導(dǎo)電連接層12實(shí)現(xiàn)電串聯(lián)。根據(jù)η型及ρ型溫差電腿中薄膜溫差電材料的構(gòu)成方式不同，圖3中的AA'剖面結(jié)構(gòu)主要有以下幾種類(lèi)型但不局限于以下幾種:1)η型及ρ型溫差電腿由相同組成及結(jié)構(gòu)的η型薄膜溫差電材料和P薄膜溫差電材料直接堆砌而成，如圖5所示；2) η型及ρ型溫差電腿由不同組成及結(jié)構(gòu)的η型薄膜溫差電材料和ρ薄膜溫差電材料直接堆砌而成，如圖6所示，圖中的ρ 、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5代表不同的ρ型薄膜溫差電材料10, η 、η2、η3、η4、η5代表不同的η型薄膜溫差電材料11 ;3)η型及 ρ型溫差電腿由相同組成及結(jié)構(gòu)的η型薄膜溫差電材料和ρ薄膜溫差電材料堆砌而成，相鄰薄膜溫差電材料之間設(shè)置有過(guò)渡層13，如圖7所示；4)η型及ρ型溫差電腿由不同組成及結(jié)構(gòu)的η型薄膜溫差電材料和ρ薄膜溫差電材料堆砌而成，相鄰薄膜溫差電材料之間設(shè)置有過(guò)渡層13，如圖8所示；5)η型及ρ型溫差電腿由不同成份及結(jié)構(gòu)的η型薄膜溫差電材料和ρ薄膜溫差電材料按照一定的規(guī)律交替堆砌而成，如圖9所示；6)η型及ρ型溫差電腿由不同成份及結(jié)構(gòu)的η型薄膜溫差電材料和ρ薄膜溫差電材料按照一定的規(guī)律交替堆砌而成，相鄰薄膜溫差電材料之間設(shè)置有過(guò)渡層13，如圖10所示。η型及ρ型溫差電腿的橫截面形狀是任意的形狀或是規(guī)則的形狀(本發(fā)明所有附圖中均以正方形為例)。溫差電腿的排列方式受其橫截面形狀的影響，按一定的規(guī)則或?qū)ΨQ(chēng)結(jié)構(gòu)排列，以能實(shí)現(xiàn)該種溫差電器件最優(yōu)性能的排列方式為最佳。P型薄膜溫差電材料10和η型薄膜溫差電材料11的形狀、面積以及厚度可以相同或不同，它們的厚度范圍在0.1 100微米，面積范圍在0.01平方微米 I平方厘米。頂部導(dǎo)電材料層6和底部導(dǎo)電材料層12的形狀及尺寸需與η型及ρ型溫差電腿相一致，厚度在0.01 500微米。過(guò)渡層13的形狀及尺寸需與構(gòu)成溫差電腿的η型及ρ型薄膜溫差電材料相一致，其厚度范圍在I納米 100微米。
為了減少熱流沿溫差電腿以外的區(qū)域傳導(dǎo)，以保證在η型及ρ型溫差電腿兩端建立起更大的溫差，溫差電腿間的填充物9須由單層或多層的電絕緣且導(dǎo)熱性差的材料構(gòu)成。微型溫差電器件內(nèi)部的正極引出端1、負(fù)極引出端2、頂部導(dǎo)電連接層6、底部導(dǎo)電連接層12、過(guò)渡層13及阻擋層14是由單層或多層的導(dǎo)電材料組，可以是導(dǎo)電高分子材料或者金屬材料。其中，微型溫差電器件內(nèi)部的頂部導(dǎo)電連接層6和底部導(dǎo)電連接層12，其主要作用是實(shí)現(xiàn)η型及ρ型溫差電腿間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，其形狀、面積及排列方式由η型及P型溫差電腿的形狀、面積和排列方式?jīng)Q定。實(shí)施例實(shí)施例1:由相同組成及結(jié)構(gòu)的低溫η型Bi2Tq7SeaJ^膜溫差電材料及低溫ρ型Bi0.5SbL 5Te3薄膜溫差電材料制造疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電池。制造方法如下:第一步:選擇一個(gè)尺寸為25mmX 15mmX0.5mm的金屬銅片為基片。第二步:采用光刻蝕的方法，用正膠在銅基片表面制作出用于沉積底部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形，其中的微區(qū)在金屬銅基片上均勻分布。第三步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積20微米厚度的金屬銅作為底部導(dǎo)電連接層，之后再繼續(xù)沉積一層8微米厚度的金屬鈷作為阻擋層，制備出底部導(dǎo)電連接層和阻擋層。底部導(dǎo)電連接層中，用于實(shí)現(xiàn)η型和ρ型溫差電腿間電串聯(lián)的金屬銅層的形狀為0.2mmX0.8mm的矩形。最后去除微區(qū)圖形。第四步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的阻擋層之上制作出用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。第五步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約20微米的η型Bi2Te2.-一㈧薄膜溫差電材料，制備出第一層η型薄膜溫差電材料，其斷面形狀為200 μ mX200 μ m的矩形。去除用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。第六步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的阻擋層之上制作出用于沉積第一層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。已制備出的第一層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。第七步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約20微米的ρ型Bia5SV5Tej^膜溫差電材料，制備出第一層P型薄膜溫差電材料，其斷面形狀為400 μ mX 200 μ m的矩形。去除覆蓋在第一層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層正膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。第八步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層η型和ρ型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層η型薄膜溫差電材料相同。第九步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約20微米的η型Bi2Te2.7Se0.3薄膜溫差電材料層，制備出第二層η型薄膜溫差電材料，其斷面形狀與第一層η型薄膜溫差電材料相同，仍為200 μ mX 200 μ m的矩形。去除用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。
第十步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層η型和ρ型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層P型薄膜溫差電材料相同。已制備出的第二層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。第十一步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約20微米的ρ型Bia5SV5Te3薄膜溫差電材料，制備出第二層P型薄膜溫差電材料，其斷面形狀與第一層P型薄膜溫差電材料相同，仍為400 μ mX 200 μ m的矩形。去除覆蓋在第二層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。第十二步:多次重復(fù)第四步至第十一步的制作過(guò)程，可以制備出由40層η型Bi2Tk7Sea3薄膜溫差電材料堆砌而成的η型溫差電腿500個(gè)以及由40層ρ型Bia5Sbh5Te3薄膜溫差電材料堆砌而成的P型溫差電腿500個(gè)。η型溫差電腿和ρ型溫差電腿的高度相同，約 800 μ m。第十三步:采用光刻蝕的方法，用正膠在已制備出的η型溫差電腿和P型溫差電腿之上制作出用于沉積頂部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形。第十四步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約8微米的金屬鈷作為阻擋層，之后再繼續(xù)沉積厚度約20微米的金屬銅作為頂部導(dǎo)電連接層，制備出頂部導(dǎo)電連接層和阻擋層。自此，制備出的底部導(dǎo)電連接層和頂部導(dǎo)電連接層實(shí)現(xiàn)了 500個(gè)η型溫差電腿和ρ型溫差電腿之間的電串聯(lián)。第十五步:在制備出的頂部導(dǎo)電連接層之上涂覆厚度約50微米的導(dǎo)熱硅脂作為導(dǎo)熱連接層，再在導(dǎo)熱硅脂之上粘附厚度約500微米的硬質(zhì)三氧化二鋁片作為硬質(zhì)外殼。硬質(zhì)外殼三氧化二招片的面積為22mmX12mm。第十六步:在制備出的溫差電腿外側(cè)四周涂覆厚度約300微米的環(huán)氧樹(shù)脂作為外部封裝層。第十七步:去除金屬銅基片，露出底部導(dǎo)電連接層。在底部導(dǎo)電連接層之上涂覆厚度約50微米的導(dǎo)熱硅脂作 為導(dǎo)熱連接層，再在導(dǎo)熱硅脂之上粘附厚度約500微米的硬質(zhì)三氧化二鋁片作為硬質(zhì)外殼。硬質(zhì)外殼三氧化二鋁片的面積為22mmX12mm。第十八步:將2根銀絲分別焊接到底部導(dǎo)電層上的正極引出端和負(fù)極引出端，完成微型溫差電池的制造。所制備的微型溫差電池的外形尺寸為22mmX 12mmX2mm，在室溫、20°C溫差條件下的最大輸出功率可達(dá)到5mW。本實(shí)施例中的η型低溫薄膜溫差電材料還可以是Bi2Te2 7Se0 3> Bi2Sb3Cex^Bi2Sb3Ndx' Bi2Sb3Rex' Bi2Sb3Lax' ZnSb, HgTe, Bi2Se3' Cdln04、La1_xSrxCu03_y> Sb2Se3 系材料、Zr0.sHf0.5NiSn以及Bi2Te3系其它材料,等。本實(shí)施例中的ρ型低溫薄膜溫差電材料還可以是如、Sb2Se3 系材料、Bi0.5SbL5Te3> BixPb2_xTe3、Bix2_xCdTe3、BixSn2_xTe3、FeV0.85Ti0.15Sb、FeVa85Tiai5StKBi2Te3ZiSb2Te3納米超晶格，Bi2Te3系其它材料等。實(shí)施例2:由相同組成及結(jié)構(gòu)的η型及ρ型低溫薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電溫度傳感器，進(jìn)而制造紅外探測(cè)器。其結(jié)構(gòu)中相鄰薄膜溫差電材料間設(shè)置有過(guò)渡層。微型溫差電溫度傳感器的結(jié)構(gòu):用η型Bi2Se3薄膜溫差電材料制造η型溫差電腿，用P型BixPb2_xTe3薄膜溫差電材料制造ρ型溫差電腿。η型溫差電腿由厚度約80微米的Bi2Se3薄膜材料堆砌而成，其斷面形狀為圓形，面積為0.03平方微米，高度為1mm，數(shù)量為1000個(gè)。P型溫差電腿由厚度約80微米的P型BixPbhTe3薄膜材料堆砌而成，其斷面形狀為圓形，面積為0.03平方微米，高度為1mm，數(shù)量為1000個(gè)。用厚度為10微米的金屬鎳制備過(guò)渡層。用厚度為0.01微米的金屬銀導(dǎo)電薄膜制備底部導(dǎo)電連接層和頂部導(dǎo)電連接層。用銅絲制備正極引出端I和負(fù)極引出端2。用正膠作為溫差電腿間的填充物9。用導(dǎo)熱硅脂制作導(dǎo)熱連接層，其厚度為0.01微米。用二個(gè)厚度分別為0.5mm和10微米的碳化硅片制作二個(gè)硬質(zhì)外殼，。用環(huán)氧樹(shù)脂制備外部封裝層3，其厚度為1mm。上述結(jié)構(gòu)微型溫差電溫度傳感器的制造過(guò)程如下:第一步:選擇一個(gè)尺寸為25mmX21mmX0.5mm的碳化娃片為基片。第二步:在基片上沉積厚度為0.01微米的金屬銀用作底部導(dǎo)電連接層。第三步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的金屬銀層之上用正膠制作出用于刻蝕出底部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形。之后，刻蝕掉不需要的金屬銀，并去除微區(qū)圖形后，制備出底部導(dǎo)電連接層。底部導(dǎo)電連接層中，用于實(shí)現(xiàn)η型和ρ型溫差電腿間電串聯(lián)的銀層形狀為0.4umX0.8μηι 的失巨形。第四步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的銀導(dǎo)電層之上制作出用于沉積第一層η型Bi2Se3薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。第五步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約80微米的η型Bi2Se3薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)沉積10微米厚度的金屬鎳，制備出第一層η型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀為面積為0.03平方微米的圓形。去除用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。第六步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的銀導(dǎo)電層之上制作出用于沉積第一層P型BixPb2_xTe3薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。已制備出的第一層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。第七步:在微區(qū)圖形內(nèi)先 沉積厚度約80微米的ρ型BixPb2_xTe3薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)沉積10微米厚度的金屬鎳，制備出第一層P型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀為面積為0.03平方微米的圓形。去除覆蓋在第一層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層正膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。第八步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層η型和ρ型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層η型Bi2Sej^膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層η型Bi2Se3薄膜溫差電材料相同。第九步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約80微米的η型Bi2Se3薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)沉積10微米厚度的金屬鎳，制備出第二層η型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀與第一層η型薄膜溫差電材料相同，仍為斷面形狀為面積為0.03平方微米的圓形。去除用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。第十步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層η型和ρ型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層P型BixPbhTej^膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層P型薄膜溫差電材料相同。已制備出的第二層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。第十一步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約80微米的ρ型BixPb2_xTe3薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)沉積10微米厚度的金屬鎳，制備出第二層P型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀與第一層P型薄膜溫差電材料相同，仍為斷面形狀為面積為0.03平方微米的圓形。去除覆蓋在第二層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。第十二步:多次重復(fù)第四步至第十一步的制作過(guò)程，可以制備出由11層η型Bi2Se3薄膜溫差電材料堆砌而成的η型溫差電腿1000個(gè)以及由11層ρ型BixPb2_xTe3薄膜溫差電材料堆砌而成的P型溫差電腿1000個(gè)。η型溫差電腿和ρ型溫差電腿的高度相同，約1mm。在微區(qū)內(nèi)沉積第11層η型Bi2Se3薄膜溫差電材料和第11層ρ型BixPb2_xTe3薄膜溫差電材料后，無(wú)需再在微區(qū)圖形內(nèi)沉積作為過(guò)渡層的金屬鎳。第十三步:在已制備出的η型溫差電腿和ρ型溫差電腿之上沉積厚度約0.01微米的金屬銀用作頂部導(dǎo)電連接層。第十四步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的金屬銀層之上用正膠制作出用于刻蝕出頂部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形。之后，刻蝕掉不需要的金屬銀，并去除微區(qū)圖形后，制備出頂部導(dǎo)電連接層，其形狀為0.4μπιΧ0.8μπι的矩形。自此，制備出的底部導(dǎo)電連接層和頂部導(dǎo)電連接層實(shí)現(xiàn)了 1000個(gè)η型溫差電腿和ρ型溫差電腿之間的電串聯(lián)。第十五步:在制備出的頂部導(dǎo)電連接層之上涂覆厚度約0.01微米的導(dǎo)熱硅脂作為導(dǎo)熱連接層，再在導(dǎo)熱硅脂之上粘附厚度約10微米的硬質(zhì)碳化硅片作為硬質(zhì)外殼。硬質(zhì)外殼碳化娃片的面積為25mmX21mm。第十六步:在制備出的溫差電腿外側(cè)四周涂覆厚度約1000微米的環(huán)氧樹(shù)脂作為外部封裝層。第十七步:將2根銅絲分別用導(dǎo)電膠連接到底部導(dǎo)電層上的正極引出端和負(fù)極引出端，完成微型溫差電溫度傳感器的制造。用所制造的上述微型溫差電溫度傳感器可制造出溫差電紅外探測(cè)器。這樣的紅外探測(cè)器具有很聞的探測(cè)精度。本實(shí)施例中的ρ型低溫溫差電材料還可以是P型Bi2Te3系材料、Sb2Se3系材料/Sb2Te3' Bia5Sbh5Te3' Bi2_xCdxTe3、BixSn2_xTe3、FeVa85Ti0.15Sb、ρ 型 Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格，等。本實(shí)施例中的η型低溫溫差電材料還可以是η型Bi2Te3系材料、Bi2Te2 7Se0 3>Bi2Sb3Cex' Bi2Sb3Ndx' Bi2Sb3Rex' Bi2Sb3Lax' ZnSb, HgTe, Cdln04、La1_xSrxCu03_y> Sb2Se3 系材料、Zra5Hfa5NiSn、n 型 Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格，等；實(shí)施例3:由不同組成及結(jié)構(gòu)低溫、中溫及高溫η型及ρ型薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電池。其結(jié)構(gòu)中相鄰薄膜溫差電材料間設(shè)置有過(guò)渡層。微型溫差電池的結(jié)構(gòu):η型溫差電腿分別由η型低溫Bi2Sb3Cex薄膜溫差電材料、η型中溫AgPb18SbTe2tl薄膜溫差電材料和η型高溫Gea3Sia7薄膜溫差電材料相互交替堆砌而成。P型溫差電腿分別由P型低溫FeVa85Tiai5Sb薄膜溫差電材料、ρ型中溫SbTe薄膜溫差電材料和P型高溫FeSi2薄膜溫差電材料相互交替堆砌而成。η型溫差電腿中，η型低溫Bi2Sb3Cex薄膜溫差電材料的厚度為20微米、η型中溫AgPb18SbTe2tl薄膜溫差電材料的厚度為40微米、η型高溫Gea3Sia7薄膜溫差電材料的厚度為30微米。ρ型溫差電腿中，ρ型低溫FeVa85Tiai5Sb薄膜溫差電材料的厚度為20微米、ρ型中溫SbTe薄膜溫差電材料的厚度為20微米、ρ型高溫FeSi2薄膜溫差電材料的厚度為20微米。η型及ρ型溫差電腿的高度均為1.2毫米。η型溫差電腿的斷面形狀為5mmX5mm的正方形，高度為1.2mm,數(shù)量為200個(gè)。P型溫差電腿的斷面形狀為5cmX 5cm的正方形，高度為1.2mm，數(shù)量為200個(gè)。用厚度為20微米的鈷鎳合金制備ρ型薄膜溫差電材料之間的過(guò)渡層。用厚度為10微米的鈷鎳合金制備η型薄膜溫差電材料之間的過(guò)渡層。用厚度為200微米的金屬鎳導(dǎo)電薄膜制備底部導(dǎo)電連接層和頂部導(dǎo)電連接層。用鎳絲制備正極引出端I和負(fù)極引出端2。用正膠作為溫差電腿間的填充物9。用硅酸鹽粘結(jié)劑制作導(dǎo)熱連接層，其厚度為0.5毫米。用二個(gè)厚度分別為0.5mm的氧化鋯片制作二個(gè)硬質(zhì)外殼。用硅酸鹽粘結(jié)劑制備外部封裝層，其厚度為3mm ο上述結(jié)構(gòu)微型溫差電池的制造過(guò)程如下:第一步:選擇一個(gè)尺寸為160mmX 130mmX0.5mm的氧化錯(cuò)片為基片。第二步:在基片上沉積厚度為200微米的金屬鎳用作底部導(dǎo)電連接層。第三步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的金屬鎳層之上用正膠制作出用于刻蝕出底部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形。之后，刻蝕掉不需要的金屬鎳，并去除微區(qū)圖形后，制備出底部導(dǎo)電連接層。底部導(dǎo)電連接層中，用于實(shí)現(xiàn)η型和ρ型溫差電腿間電串聯(lián)的鎳層形狀為5mm X 11mm的矩形。第四步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的鎳導(dǎo)電層之上制作出用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。第五步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約20微米的η型低溫Bi2Sb3Cex薄膜溫差電材料后再沉積10微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，隨后再在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約40微米的η型中溫AgPb18SbTe2tl薄膜溫差電材料后再沉積10微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，之后再在微區(qū)圖形內(nèi)繼續(xù)沉積厚度約30微米的η型高溫Gea 3Si0.7薄膜溫差電材料后再沉積10微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，制備出第一層η型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀為5mmX5mm的正方形。去除用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。第六步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的鎳導(dǎo)電層之上制作出用于沉積第一層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。已制備出的第一層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。第七步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約20微米的ρ型低溫FeVa85Tiai5Sb薄膜溫差電材料后再沉積20微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，隨后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積20微米厚度的P型中溫SbTe薄膜溫差電材料后再沉積20微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積20微米厚度的ρ型高溫FeSi2薄膜溫差電材料后再沉積20微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，制備出第一層P型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀為5mmX5mm的正方形。去除覆蓋在第一層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層正膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。第八步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層η型和ρ型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層η型薄膜溫差電材料相同。第九步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約20微米的η型低溫Bi2Sb3Cex薄膜溫差電材料后再沉積10微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，隨后再在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約40微米的η型中溫AgPb18SbTe2tl后再沉積10微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，之后再在微區(qū)圖形內(nèi)繼續(xù)沉積厚度約30微米的η型高溫Gea 3Si0.7薄膜溫差電材料后再沉積10微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，制備出第二層η型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀與第一層η型薄膜溫差電材料相同，仍為斷面形狀5_X5_的正方形。去除用于沉積第二層n型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。
第十步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層n型和p型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層P型薄膜溫差電材料相同。已制備出的第二層n型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。
第H^一步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積厚度約20微米的p型低溫FeVa85Tiai5Sb薄膜溫差電材料后再沉積20微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，隨后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積20微米厚度的P型中溫SbTe薄膜溫差電材料后再沉積20微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積20微米厚度的p型高溫FeSi2薄膜溫差電材料后再沉積20微米厚度的鈷鎳合金作過(guò)渡層，制備出第二層P型薄膜溫差電材料和其上的過(guò)渡層，其斷面形狀與第一層P型薄膜溫差電材料相同，仍為斷面形狀為5_X5mm的正方形。去除覆蓋在第二層n型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。
第十二步:多次重復(fù)第四步至第十一步的制作過(guò)程，可以制備出由10層n型薄膜溫差電材料堆砌而成的n型溫差電腿200個(gè)以及由10層p型薄膜溫差電材料堆砌而成的P型溫差電腿200個(gè)。 n型溫差電腿和p型溫差電腿的高度均為1.2mm。
第十三步:在已制備出的n型溫差電腿和p型溫差電腿之上沉積厚度為200微米的金屬鎳用作頂部導(dǎo)電連接層。
第十四步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的金屬鎳層之上用正膠制作出用于刻蝕出頂部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形。之后，刻蝕掉不需要的金屬鎳，并去除微區(qū)圖形后，制備出頂部導(dǎo)電連接層。自此，制備出的底部導(dǎo)電連接層和頂部導(dǎo)電連接層實(shí)現(xiàn)了 200個(gè)n型溫差電腿和P型溫差電腿之間的電串聯(lián)。用于實(shí)現(xiàn)n型和p型溫差電腿間電串聯(lián)的鎳層形狀為5_X Ilmm的矩形
第十五步:在制備出的頂部導(dǎo)電連接層之上涂覆厚度約0.5毫米的硅酸鹽粘結(jié)劑作為導(dǎo)熱連接層，再在硅酸鹽粘結(jié)劑之上粘附厚度為0.5毫米的硬質(zhì)氧化鋯片作為硬質(zhì)外殼。硬質(zhì)氧化錯(cuò)片的面積為160mmX 130mm。
第十六步:在制備出的溫差電腿外側(cè)四周涂覆厚度約3mm的硅酸鹽粘結(jié)劑作為外部封裝層。
第十七步:將2根鎳絲分別連接到底部導(dǎo)電層上的正極引出端和負(fù)極引出端，完成微型溫差電溫度傳感器的制造。
所制備的微型溫差電池的外形尺寸約為160mmX130mmX3.6mm。該溫差電池可應(yīng)用在低溫、中溫和高溫的寬溫度范圍內(nèi)，在50°C溫差條件下的最大輸出功率可達(dá)到5W。
本實(shí)施例中的n型高溫薄膜溫差電材料還可以是n型S i Ge系材料、Cr S i 2、MnSi1 73、CoS1、NaxCox72Ti^x72O2> NaxNix72Tiw2O2^ NaxFex72Ti^x72O2> AlxZnO、AghPb18SbTe2t^Ba1^xSrxPbO3> SrAl2Si2等。本實(shí)施例中的n型中溫薄膜溫差電材料還可以是n型PbTe系材料、Bi2 (GeSe) 3、CoSb3Smx' CoSb3Prx, FeVSb, Zra5HFa5NiSn、TiNiSn、ZrNiSn、HfNiSn、ZrCoSb、HfCoSb、TiCoSb、CeyFe4—xCoxSb12、LayFe4—xCoxSb12、BayFe4—xCoxSb12、Fe。5Ni。5Sb3、FeSb2Te、Mg2SihSnx、HoCoO3、LaCo03、Zn4Sb3、Ag2—ySbyTe1+y、EuxPbhTe、Bi (SiSb) 2、Bi2 (GeSe) 3、Ba0 3NixCo4_xSb12> AgPbltlSbTe12、等。本實(shí)施例中的n型低溫薄膜溫差電材料還可以是n型Bi2Te3 系材料、Bi2Te2.7Se0.3、Bi2Sb3Ndx' Bi2Sb3Rex' Bi2Sb3Lax' ZnSb, HgTe, Bi2Se3' Cdln04、La^xSrxCuCVy、Sb2Se3 系材料、Zr。.5HfQ.5NiSn、n 型 Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格，等。本實(shí)施例中的P型高溫薄膜溫差電材料還可以是P型SiGe系材料、Fea9Mna^i2、Ca3Co4^xAgxO9>CahSmxMnOy Ca2.5Yba5Co409、Ca2Co03等。本實(shí)施例中的p型中溫薄膜溫差電材料還可以是p 型 PbTe 系材料、Bi (SiSb2)、GeTe、Al71Pb2(lRe9、(GeTe) x (MnaSn1^aTe) FeV1^xTixSb,HoPdSb,ErPdSb > DyPdSb > CefFe4^xCoxSb12和LafFepxCoxSb1等。本實(shí)施例中的p型低溫薄膜溫差電材料還可以是 p 型 Bi2Te3 系材料、Sb2Se3 系材料、Sb2Te3' Bi0.5SbL 5Te3、BixPb2_xTe3、Bi2_xCdxTe3、BixSn2_xTe3、p 型 Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格等。
實(shí)施例4:由相同組成及結(jié)構(gòu)的低溫n型Sb2Se3薄膜溫差電材料及低溫p型BihCdxTej^膜溫差電材料制造疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電制冷器。
微型溫差電制冷器的結(jié)構(gòu):用n型Sb2Se3薄膜溫差電材料制造n型溫差電腿，用P型Bi2_xCdxTe3薄膜溫差電材料制造p型溫差電腿。n型溫差電腿由厚度約50微米的n型Sb2Se3薄膜材料堆砌而成，其斷面形狀為0.5mmX0.5mm的正方形，高度為0.5mm，數(shù)量為100個(gè)。P型溫差電腿由厚度約50微米的p型Bi2_xCdxTe3薄膜溫差電材料堆砌而成，其斷面形狀為0.5mmX0.5mm的正方形，高度為0.5mm，數(shù)量為100個(gè)。用厚度為30微米的金屬銅導(dǎo)電薄膜制備底部導(dǎo)電連接層和頂部導(dǎo)電連接層。用厚度10微米的金屬鎳層制備阻擋層。用銅絲制備正極引出端I和負(fù)極引出端2。用正膠作為溫差電腿間的填充物。用導(dǎo)熱硅脂制作導(dǎo)熱連接層，其厚度為30微米。用二個(gè)厚度為0.5_的碳化硅片制作硬質(zhì)外殼。用硅酸鹽粘結(jié)劑制備外部封裝層，其厚度為1mm。
制造方法如下:
第一步:選擇一個(gè)尺寸為22mmX 12mmX0.5mm的碳化娃片為基片。
第二步:在基片上沉積厚度為30微米的金屬銅層用于制作底部導(dǎo)電連接層，再沉積厚度10微米的鎳層用于制作阻擋層。
第三步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的金屬鎳層之上用正膠制作出用于刻蝕出底部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形。 之后，刻蝕掉不需要的金屬層，并去除微區(qū)圖形后，制備出底部導(dǎo)電連接層和阻擋層。底部導(dǎo)電連接層中，用于實(shí)現(xiàn)n型和p型溫差電腿間電串聯(lián)的銅層形狀為0.5mmX 1.5mm的矩形。
第四步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的阻擋層之上制作出用于沉積第一層n型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。
第五步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約50微米的n型Sb2Se3薄膜溫差電材料，制備出第一層n型薄膜溫差電材料，其斷面形狀為0.5mmX0.5mm的正方形。去除用于沉積第一層n型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。
第六步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的阻擋層之上制作出用于沉積第一層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。已制備出的第一層n型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。
第七步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約50微米的p型Bi2_xCdxTe3薄膜溫差電材料，制備出第一層P型薄膜溫差電材料，其斷面形狀為0.5mmX0.5mm的正方形。去除覆蓋在第一層n型薄膜溫差電材料表面的一薄層正膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。
第八步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層n型和P型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層n型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層n型薄膜溫差電材料相同。
第九步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約50微米的n型Sb2Se3薄膜溫差電材料層，制備出第二層n型薄膜溫差電材料，其斷面形狀與第一層n型薄膜溫差電材料相同，仍為0.5mmX0.5mm的正方形。去除用于沉積第二層n型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。
第十步:采用光刻蝕的方法，用正膠在制備出的第一層n型和p型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形。該圖形中微區(qū)的形狀、尺寸及位置與已經(jīng)制備出的第一層P型薄膜溫差電材料相同。已制備出的第二層n型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的正膠覆蓋。
第H^一步:在微區(qū)圖形內(nèi)沉積厚度約50微米的p型Bi2_xCdxTe3薄膜溫差電材料，制備出第二層P型薄膜溫差電材料，其斷面形狀與第一層P型薄膜溫差電材料相同，仍為0.5mmX0.5mm的正方形。去除覆蓋在第二層n型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠。剩余的微區(qū)圖形則被保留，成為溫差電腿間的填充物。
第十二步:多次重復(fù)第四步至第十一步的制作過(guò)程，可以制備出由10層n型Sb2Se3薄膜溫差電材料堆砌而成的n型溫差電腿100個(gè)以及由10層p型Bi2_xCdxTe3薄膜溫差電材料堆砌而成的P型溫差電腿100個(gè)。n型溫差電腿和p型溫差電腿的高度相同，約500 u m0
第十三步:在已制備出的n型溫差電腿和p型溫差電腿之上沉積厚度約10微米的鎳層用于制作阻擋層，沉積厚度約30微米的金屬銅層用于制作頂部導(dǎo)電連接層。
第十四步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的金屬銅層之上用正膠制作出用于刻蝕出頂部導(dǎo)電連接層的微區(qū)圖形。之后，刻蝕掉不需要的金屬層，并去除微區(qū)圖形后，制備出頂部導(dǎo)電連接層和阻擋層。自此，制備出的底部導(dǎo)電連接層和頂部導(dǎo)電連接層實(shí)現(xiàn)了 100個(gè)n型溫差電腿和P型溫差電腿之間的電串聯(lián)。用于實(shí)現(xiàn)n型和P型溫差電腿間電串聯(lián)的銅層形狀為0.5mmX 1.5mm的矩形
第十五步:在制備出的頂部導(dǎo)電連接層之上涂覆厚度約30微米的導(dǎo)熱硅脂作為導(dǎo)熱連接層，再在導(dǎo)熱硅脂之上粘附厚度約500微米的硬質(zhì)碳化硅片作為硬質(zhì)外殼。硬質(zhì)外殼碳化娃片的面積為22mm X12mm。
第十六步:在制備出的溫差電腿外側(cè)四周涂覆厚度約I毫米的硅酸鹽粘結(jié)劑作為外部封裝層。
第十七步:將2根銅絲分別焊接到底部導(dǎo)電層上的正極引出端和負(fù)極引出端，完成微型溫差電制冷器的制造。
所制備的微型溫差電制冷器的外形尺寸為22mmX 12mmX 1.6mm。
本實(shí)施例中的n型低溫薄膜溫差電材料還可以是Bi2Te2 7Se0 3> Bi2Sb3Cex^Bi2Sb3Ndx' Bi2Sb3Rex' Bi2Sb3Lax' ZnSb, HgTe, Bi2Se3' Cdln04、La1_xSrxCu03_y> Zr0 5Hf0 5NiSn 以及Bi2Te3系其它材料，等。本實(shí)施例中的P型低溫薄膜溫差電材料還可以是Sb2Se3系材料、Bia5Sbh5Tey BixPb2_xTe3、BixSn2_xTe3、FeV0.85Ti0.15Sb, FeV0.85Ti0.15Sb, Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格，Bi2Te3系其它材料等。
以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其特征在于，其中的η型溫差電腿(7)和P型溫差電腿(8)是由薄膜溫差電材料一層一層堆砌而成，溫差電腿中堆砌的薄膜溫差電材料的層數(shù)需根據(jù)對(duì)微型溫差電器件的性能要求而定，通過(guò)η型溫差電腿(7)和P型溫差電腿(8)之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，形成微型溫差電器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其特征在于，所述的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，具體結(jié)構(gòu)還包括正極引出端(I)、負(fù)極引出端(2)、外部封裝層(3)、導(dǎo)熱連接層(4)、硬質(zhì)外殼(5)、頂部導(dǎo)電連接層出)、η型溫差電腿(7)、ρ型溫差電腿(8)、溫差電腿間的填充物(9)、底部導(dǎo)電連接層(12)、過(guò)渡層(13)、阻擋層(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其特征在于，所述的η型溫差電腿(7)是由多層組成及結(jié)構(gòu)均相同的η型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的η型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成及結(jié)構(gòu)相同的η型薄膜溫差電材料與多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的η型薄膜溫差電材料相互交替著一層一層堆砌形成；所述的P型溫差電腿(8)是由多層組成及結(jié)構(gòu)均相同的P型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的P型薄膜溫差電材料一層一層堆砌形成，或者由多層組成及結(jié)構(gòu)相同的P型薄膜溫差電材料與多層組成或者結(jié)構(gòu)不同的P型薄膜溫差電材料相互交替著一層一層堆砌形成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其特征在于，所述的η型溫差電腿(7)和P型溫差電腿(8)的橫截面形狀可以是規(guī)則的也可以是不規(guī)則的；η型溫差電腿 及P型溫差電腿需按一定的規(guī)則排列，以實(shí)現(xiàn)η型溫差電腿與P型溫差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)；構(gòu)成η型溫差電腿(7)和P型溫差電腿(8)的各層薄膜溫差電材料的形狀、面積以及厚度可以相同也可以不同；構(gòu)成η型溫差電腿(7)的材料可以是應(yīng)用于高溫區(qū)的η型薄膜溫差電材料，如SiGe系材料、CrSi^MnSi1.73、CoS1、Gea3Sia7、NaxCox/2Tih/202、NaxNix/2Tih/202、NaxFex72Ti^x72O2> AlxZnO、AghPb18SbTe20' BahSrxPbO3'SrAl2Si2等，也可以是應(yīng)用于中溫區(qū)的η型薄膜溫差電材料,如PbTe系材料、Bi2(GeSe)3^CoSb3Smx, CoSb3Prx, FeVSb, Zr0.5HF0.5NiSn, TiNiSn, ZrNiSn, HfNiSn, ZrCoSb、HfCoSb,TiCoSb、CeyFe4_xCoxSb12、LayFe4_xCoxSb12、BayFe4_xCoxSb12、Fe0.5Ni0.5Sb3、FeSb2Te、Mg2Si1^Snx>HoCoO3> LaCo03、Zn4Sb3> Ag2_ySbyTe1+y、EuxPb1^Te> Bi (SiSb) 2> Bi2 (GeSe) 3> Ba0.3NixCo4_xSb12、AgPb1(lSbTe12、AgPb18SbTe2(l等,也可以是應(yīng)用于低溫區(qū)的η型薄膜溫差電材料,如η型Bi2Te3系材料、Bi2Te2.7Se0.3、Bi2Sb3Cex' Bi2Sb3Ndx' Bi2Sb3Rex' Bi2Sb3Lax' ZnSb、HgTe、Bi2Se3' Cdln04、Lai_xSrxCu03_y> Sb2Se3 系材料、Zra5Hfa5NiSn、n 型 Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格，等；構(gòu)成 P 型溫差電腿(8)的材料可以是應(yīng)用于高溫區(qū)的P型薄膜溫差電材料，如SiGe系材料、FeSi2,Fe0 9Mntl lSi2' Ca3Co4^xAgxO9, CahSmxMnO3' Ca2.5Yb0.5Co409、Ca2Co03 等，也可以是應(yīng)用于中溫區(qū)的 P 型薄膜溫差電材料，如 PbTe 系材料、Bi (SiSb2)、GeTe, SbTe, Al71Pb20Re9' (GeTe)x (MnaSrvaTe) h、FeV1-JixSb'HoPdSb、ErPdSb、DyPdSb、CefFe4_xCoxSb12 和 LafFe4^xCoxSb1 等，也可以是應(yīng)用于低溫區(qū)的P型薄膜溫差電材料，如P型Bi2Te3系材料、Sb2Se3系材料/Sb2Te3、Bia5Sbh5IV BixPb2-Je3' Bi2_xCdxTe3、BixSn2_xTe3、FeV0.85Ti0.15Sb、p 型 Bi2Te3/Sb2Te3 納米超晶格等。
5.如權(quán)利要求1所述的一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其特征在于，所述的η型溫差電腿(7)和P型溫差電腿⑶中的薄膜溫差電材料層之間可以直接相連，也可以在層與層之間設(shè)置過(guò)渡層(13);構(gòu)成過(guò)渡層(13)的材料需具有良好的導(dǎo)電性，且與相鄰的薄膜溫差電材料間具有良好的成分以及結(jié)構(gòu)匹配關(guān)系，其作用不僅可以降低界面應(yīng)力，而且可以阻止相鄰的不同成份薄膜溫差電材料之間的擴(kuò)散，如金屬鎳、鎳鈷合金、金屬鉬、鈷銅合金等。
6.如權(quán)利要求2所述的一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件，其特征在于，所述的阻擋層(14)，構(gòu)成阻擋層(14)的材料需具有良好的導(dǎo)電性能，而且與相鄰的薄膜溫差電材料、頂部導(dǎo)電連接層(6)和底部導(dǎo)電連接層(12)之間有良好的結(jié)構(gòu)匹配關(guān)系以降低界面應(yīng)力，并能夠阻止薄膜溫差電材料與頂部導(dǎo)電連接層(6)和底部導(dǎo)電連接層(12)之間元素的相互擴(kuò)散；阻擋層(14)可以是組成和結(jié)構(gòu)均相同的單層材料，也可以是由組成和結(jié)構(gòu)均不相同的多層材料構(gòu)成；所述的溫差電腿間填充物(9)是由組成和結(jié)構(gòu)均相同的單一材料構(gòu)成，也可以是由組成和結(jié)構(gòu)均不相同的多層材料構(gòu)成，其作用是對(duì)η型溫差電腿(7)和P型溫差電腿⑶起支撐作用；所述的微型溫差電器件中的正極引出端(I)、負(fù)極引出端(2)、頂部導(dǎo)電連接層(6)、底部導(dǎo)電連接層(12)是由組成和結(jié)構(gòu)均相同的單一材料構(gòu)成，也可以是由組成和結(jié)構(gòu)均不相同的多層材料構(gòu)成；構(gòu)成正極引出端(I)、負(fù)極引出端(2)、頂部導(dǎo)電連接層(6)、底部導(dǎo)電連接層(12)的材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性能，可以是金屬或者導(dǎo)電高分子材料；頂部導(dǎo)電連接層(6)和底部導(dǎo)電連接層(12)的作用是實(shí)現(xiàn)η型溫差電腿與P型溫 差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，其形狀、面積及排列方式由溫差電腿的形狀、面積和排列方式?jīng)Q定；所述的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件中，導(dǎo)熱連接層(4)的作用是將硬質(zhì)外殼(5)粘附于微型溫差電器件的上部和下部，構(gòu)成導(dǎo)熱連接層(4)的材料需具有良好的電絕緣性能、良好的導(dǎo)熱性能以及良好的粘附性能，可以是有機(jī)粘結(jié)劑或者無(wú)機(jī)粘結(jié)劑；硬質(zhì)外殼(5)構(gòu)成微型溫差電池的剛性支撐，保護(hù)微型溫差電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，構(gòu)成硬質(zhì)外殼(5)的材料需具有良好的絕緣性能、良好的導(dǎo)熱性能和適當(dāng)?shù)挠捕燃皬?qiáng)度，可以是有機(jī)或無(wú)機(jī)材料；外部封裝層(3)的作用是保護(hù)微型溫差電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由具有良好電絕緣性能且導(dǎo)熱性差的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料構(gòu)成。
7.一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的制備方法，其特征在于，按照下述方法進(jìn)行制備: 第一步:根據(jù)需制備微型溫差電器件中溫差電腿所占面積的大小選擇一個(gè)面積相當(dāng)?shù)钠瑺畈牧蠟榛?15);若要求基片具有良好的導(dǎo)電性能，則所選擇的基片材料應(yīng)為導(dǎo)電材料，或者選擇一個(gè)面積相當(dāng)?shù)姆菍?dǎo)電的片狀材料，采用物理的或者化學(xué)的方法在非導(dǎo)電的片狀材料表面沉積一層導(dǎo)電材料后作為基片(15);若選擇的基片為非導(dǎo)電且導(dǎo)熱性良好的片狀材料時(shí)，基片也可以直接作為硬質(zhì)外殼(5)； 第二步:采用光刻蝕的方法，在基片表面制作出用于沉積底部導(dǎo)電連接層(12)的微區(qū)圖形(16)； 第三步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積導(dǎo)電性良好的材料，制備出底部導(dǎo)電連接層(12)，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層用作阻擋層的材料，制備出阻擋層(14)，最后去除用于沉積底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)的微區(qū)圖形(16);若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有設(shè)置阻擋層(14)，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積阻擋層材料； 第四步:采用光刻蝕的方法，在制備出的阻擋層(14)之上制作出用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(18);該圖形中微區(qū)(17)的位置及形狀與擬制備的微型溫差電器件中η型溫差電腿的位置及形狀對(duì)應(yīng)；若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有設(shè)置阻擋層(14)，則用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(18)直接制作在底部導(dǎo)電連接層(12)之上； 第五步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積η型薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層(13)，制備出第一層η型薄膜溫差電材料(19)和過(guò)渡層(13)，并去除用于沉積第一層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(18);若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的η型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層(13)，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料； 第六步:采用光刻蝕的方法，在制備出的阻擋層(14)之上制作出用于沉積第一層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(20);該圖形中微區(qū)(17)的位置及形狀與擬制備的微型溫差電器件中P型溫差電腿的位置及形狀對(duì)應(yīng)；已制備出的第一層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的光刻膠覆蓋； 第七步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積P型薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層(13)，制備出第一層P型薄膜溫差電材料(21)和過(guò)渡層(13)，并去除覆蓋在第一層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠；剩余的微區(qū)圖形則被保留，形成溫差電腿間的填充物(9);若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的P型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層(13)，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料； 第八步:采用光刻蝕的方法，在制備出的第一層η型和P型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(18);該圖形中微區(qū)(17)的位置與已經(jīng)制備出的第一層η型薄膜溫差電材料的位置相同； 第九步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉 積η型薄膜溫差電材料層(22)，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層(13)，制備出第二層η型薄膜溫差電材料(22)和過(guò)渡層(13)，并去除用于沉積第二層η型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(18);第二層η型薄膜溫差電材料的組成和結(jié)構(gòu)與第一層η型薄膜溫差電材料可以相同，也可以不同；若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的η型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層(13)，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料； 第十步:采用光刻蝕的方法，在制備出的第一層η型和P型薄膜溫差電材料之上制作出用于沉積第二層P型薄膜溫差電材料的微區(qū)圖形(20);該圖形中微區(qū)(17)的位置與已制備出的第一層P型薄膜溫差電材料的位置相同；已制備出的第二層η型薄膜溫差電材料的上表面被一層薄薄的光刻膠覆蓋； 第十一步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積P型薄膜溫差電材料，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料形成過(guò)渡層(13)，制備出第二層P型薄膜溫差電材料(23)和過(guò)渡層(13)，并去除覆蓋在第二層η型薄膜溫差電材料表面的一薄層光刻膠，剩余的微區(qū)圖形則被保留，形成溫差電腿間的填充物(9);第二層P型薄膜溫差電材料的組成和結(jié)構(gòu)與第一層P型薄膜溫差電材料可以相同，也可以不同。若微型溫差電器件的結(jié)構(gòu)中，在相鄰的P型薄膜溫差電材料之間沒(méi)有設(shè)置過(guò)渡層(13)，則無(wú)需在微區(qū)圖形內(nèi)沉積一層過(guò)渡層材料； 第十二步:多次重復(fù)第四步至第十一步的制作過(guò)程，可以制備出由N層(N代表溫差電材料的層數(shù))η型薄膜溫差電材料堆砌而成的η型溫差電腿以及由N層P型薄膜溫差電材料堆砌而成的P型溫差電腿；當(dāng)η型溫差電腿和P型溫差電腿的高度達(dá)到微型溫差電器件的設(shè)計(jì)要求時(shí)，完成溫差電腿的制備；在微區(qū)內(nèi)沉積第N層η型薄膜溫差電材料(24)和第N層P型薄膜溫差電材料(25)后，無(wú)需再在微區(qū)圖形內(nèi)沉積過(guò)渡層材料； 第十三步:采用光刻蝕的方法，在已制備出的η型溫差電腿和P型溫差電腿之上制作出用于沉積頂部導(dǎo)電連接層(6)的微區(qū)圖形(26)； 第十四步:在微區(qū)圖形內(nèi)先沉積一層阻擋層材料，形成阻擋層(14)，之后再繼續(xù)在微區(qū)圖形內(nèi)沉積導(dǎo)電性良好的材料，制備出頂部導(dǎo)電連接層(6)和阻擋層(14);若微型溫差電池的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有設(shè)置阻擋層(14)，則無(wú)需在微區(qū)內(nèi)沉積阻擋層材料； 第十五步:在制備出的頂部導(dǎo)電連接層(6)之上涂覆一層導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料形成導(dǎo)熱連接層(4)，再在導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料之上粘附硬質(zhì)導(dǎo)熱材料形成硬質(zhì)外殼(5)； 第十六步:在制備出的溫差電腿外側(cè)四周涂覆電絕緣且導(dǎo)熱性差的材料，制備出外部封裝層⑶； 第十七步:若選擇的基片為非導(dǎo)電且導(dǎo)熱性良好的片狀材料，且將基片作為硬質(zhì)外殼(5)時(shí)，可直接進(jìn)行第十八步的制備過(guò)程；在基片不可作為硬質(zhì)外殼(5)時(shí)，則需去除底部的基片(15)，露出制備出的底部導(dǎo)電連接層(12)。在底部導(dǎo)電連接層(12)之上涂覆一層導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料形成導(dǎo)熱連接層(4)，再在導(dǎo)熱粘結(jié)劑材料之上粘附硬質(zhì)導(dǎo)熱材料形成硬質(zhì)外殼(5)； 第十八步:將2個(gè)導(dǎo)電材料分別連接到底部導(dǎo)電層的正極引出端(I)和負(fù)極引出端(2)，完成微型溫差電器件的制造。
8.如權(quán)利要求7中所 述的一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的制備方法，其特征在于，其中的第二步和第三步制備底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)的制造步驟也可以改為如下的第二步和第三步: 第二步:在基片(15)上先沉積用作底部導(dǎo)電連接層(12)的導(dǎo)電性良好的材料，之后再繼續(xù)沉積一層用作阻擋層(14)的導(dǎo)電材料； 第三步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的導(dǎo)電材料之上制作出用于刻蝕出底部導(dǎo)電連接層(12)的微區(qū)圖形(27);之后，刻蝕掉不需要的已沉積的導(dǎo)電材料，并去除微區(qū)圖形(16)后，制備出底部導(dǎo)電連接層(12)和阻擋層(14)。
9.如權(quán)利要求7中所述的一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件的制備方法，其特征在于，其中的第十三步和第十四步制備頂部導(dǎo)電連接層(6)和阻擋層(14)的過(guò)程也可以改為如下的第十三步和第十四步: 第十三步:在已制備出的η型溫差電腿和P型溫差電腿之上先沉積一層用作阻擋層(14)的導(dǎo)電材料，之后再繼續(xù)沉積用作頂部導(dǎo)電連接層(6)的導(dǎo)電性良好的材料； 第十四步:采用光刻蝕的方法，在已沉積的導(dǎo)電材料之上制作出用于刻蝕出頂部導(dǎo)電連接層(6)的微區(qū)圖形(28);之后，刻蝕掉不需要的已沉積的導(dǎo)電材料，并去除微區(qū)圖形(16)后，制備出頂部導(dǎo)電連接層(6)和阻擋層(14)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種由薄膜溫差電材料制造的疊層結(jié)構(gòu)微型溫差電器件及其制造方法，其中的溫差電腿是由薄膜溫差電材料一層一層堆砌而成，溫差電腿中堆砌的薄膜溫差電材料的層數(shù)根據(jù)對(duì)微型溫差電器件的性能要求而定，通過(guò)各溫差電腿之間的電串聯(lián)或者電并聯(lián)，形成微型溫差電器件。本發(fā)明有利于不同溫差電性能材料間的相互匹配，發(fā)揮不同溫差電材料層的優(yōu)勢(shì)，可有效增加微型溫差電器件中溫差電腿的高度，有利于建立起更大的溫差。
文檔編號(hào)H01L35/34GK103199188SQ201210006868
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者王為, 龐可可 申請(qǐng)人:天津大學(xué)