[发明专利]单片热电模块

权利要求书

1.一种用于热电应用的单片装置，所述装置包括：

一个或多个第一热电元件，其包括基板材料的第一图案化部分，所述一个或多个第一热电元件中的每一个都配置成功能化为n型半导体，其具有0.2和更大的热电优值ZT；以及

一个或多个第二热电元件，其包括基板材料的第二图案化部分，所述第二图案化部分由中间区域与所述第一图案化部分开，所述一个或多个第二热电元件中的每一个都配置成功能化为p型半导体，其具有0.2和更大的热电优值ZT；

其中所述一个或多个第一热电元件和所述一个或多个第二热电元件在空间上被配置成允许形成第一接触区域和第二接触区域，所述第一接触区域和第二接触区域分别连接到所述一个或多个第一热电元件中每一个和/或所述一个或多个第二热电元件中的每一个以形成连续电路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基板材料包括选自下列材料元素的第一组合：Si、Ge、C、Mg、Al、Ni、Fe、W、Ti、Bi、Te、Pb、Ag、Au、Cs、Ca、O、Co、Cr、B、P、As、Sr和Na。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一图案化部分包括选自下列的功能化为n型半导体的材料元素的第二组合：Si、Ge、C、Mg、Al、Ni、Fe、W、Ti、Bi、Te、Pb、Ag、Au、Cs、Ca、O、Co、Cr、B、P、As、Sr和Na，且所述第二图案化部分包括选自下列的功能化p型半导体的材料元素的第三组合：Si、Ge、C、Mg、Al、Ni、Fe、W、Ti、Bi、Te、Pb、Ag、Au、Cs、Ca、O、Co、Cr、B、P、As、Sr和Na。.

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，:

所述一个或多个第一热电元件被配置成彼此串联，并联，或者既并联又串联地电耦合；

所述一个或多个第二热电元件被配置成彼此串联，并联，或者既并联又串联地电耦合；

所述一个或多个第一热电元件之一或全部被配置成与所述一个或多个第二热电元件之一或全部串联地电耦合且并联地热耦合。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一个或多个第一热电元件和所述一个或多个第二热电元件中的每一个包括纳米结构。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述纳米结构包括选自下列的形态：零维（0D）点、一维（1D）线、二维（2D）带和三维（3D）网络和其组合。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一接触区域和所述第二接触区域分别包括第一电导体和第二电导体，所述第一电导体被配置成形成与第一外物热接触且第二电导体被配置成形成与第二外物热接触。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一电导体和所述第二电导体分别包括所述基板材料的第三图案化部分和所述基板材料的第四图案化部分。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一电导体和所述第二电导体分别包括第一外物部分和第二外物部分。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一电导体和第二电导体分别位于所述基板材料的相同侧上或所述基板材料的相对侧上。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述连续电路被配置成在所述第一外物和所述第二外物经受一个或多个温度梯度时汲取所引发的电流。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述连续电路被配置成供应控制电流以在第一外物与所述第二外物之间引起传热。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中间区域包括基板材料，所述基板材料被再配置成具有约10W/m·K和更小的热导率以隔离所述第一图案化部分和第二图案化部分。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中间区域包括导电材料，所述导电材料被配置成耦合所述一个或多个第一热电元件中的每一个的至少两个端子，和分别地所述一个或多个第二热电元件中每一个的两个端子。