[发明专利]微型热电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种微型热电器件，其特征在于，该热电器件包括底部基板、顶部基板和热电单元，底部基板的上方相对设置顶部基板，底部基板的顶部设置有图案化的功能层，功能层包括电极层、焊接涂层，其中：电极层沉积于底部基板的顶部、焊接涂层沉积于电极层的顶部；顶部基板的底部设置有图案化的功能层，功能层包括电极层、焊接涂层，其中：电极层沉积于顶部基板的底部、焊接涂层沉积于电极层的底部；

热电单元排布于底部基板和顶部基板之间，每个热电单元与底部基板、顶部基板对应的两端分别设置过渡层，底部基板通过其上的功能层与热电单元下端的过渡层连接，顶部基板通过其上的功能层与热电单元上端的过渡层连接。

2.按照权利要求1所述的微型热电器件，其特征在于，底部基板和顶部基板的长、宽在0.5mm～10mm之间；热电粒子的尺寸在0.05mm×0.05mm×0.05mm～2mm×2mm×5mm之间；微型热电器件的厚度在0.2～8mm之间。

3.按照权利要求1所述的微型热电器件，其特征在于，热电单元分为N型热电粒子和P型热电粒子，N型热电粒子和P型热电粒子呈图案化排布于底部基板和顶部基板之间，N型热电粒子和P型热电粒子沿横向和竖向均呈图案化间隔排列；底部基板上，每个功能层与一个N型热电粒子的过渡层和一个P型热电粒子的过渡层连接为一组；顶部基板上，每个功能层与底部基板上相邻两组之间的一个N型热电粒子的过渡层和一个P型热电粒子的过渡层连接为一组。

4.按照权利要求1所述的微型热电器件，其特征在于，过渡层分为三层结构，分别是靠近热电粒子的结合层、中间的缓冲过渡层和靠近焊接涂层的结合层。

5.按照权利要求4所述的微型热电器件，其特征在于，靠近热电粒子的结合层使用的材料：Ni、W、Nb、Mo、Ti或Cr，厚度为20nm～200nm；缓冲过渡层是多层膜或合金膜，使用的材料：Nb/Cu合金膜、Mo/Cu合金膜、W/Cu合金膜、Au/Cu合金膜、Ni-Au多层膜、Ti-Au多层膜或Cr-Au多层膜，厚度为100nm～500nm；靠近焊接涂层的结合层使用的材料：Au、Ag、Cu、Pt、Al、Ni、Sn或Bi，厚度为20nm～200nm。

6.按照权利要求1所述的微型热电器件，其特征在于，N型热电粒子和P型热电粒子使用的材料：Bi₂Te₃基半导体、PbX(X＝S,Se,Te)基半导体、SiGe合金半导体、Mg₂X(X＝Si,Ge,Sn)基半导体、CoSb₃基半导体、(Ti,Zr,Hf)CoSb基半导体、GaAs基半导体和半哈斯勒材料中的一种或两种以上；

底部基板和顶部基板使用的材料：氮化铝、氧化铝、氧化锆或硅氧化片；底部基板和顶部基板上的图案化的功能层中，电极层使用的材料：Au、Ag、Pt、Cu和Al中的一种或两种以上，焊接涂层使用的材料：导电银胶、Sn、含Sn的合金或导电焊料。

7.一种权利要求1至6之一所述的微型热电器件的制备方法，其特征在于，利用掩膜技术在底部基板和顶部基板上制备图案化的功能层，使用真空阵列吸附转移和图像识别技术，依次将N型热电粒子和P型热电粒子按设计好的排布规律转移到底部基板上，与焊接涂层接触；盖上制备有镀层的顶部基板，进一步通过加压、加热的方法实现热电器件的键合和电连接。