[实用新型]热电材料结构

说明书

技术领域

本实用新型关于一种材料结构，特别关于一种热电材料(thermoelectric material)结构。

背景技术

由于近年来，地球暖化及环保意识等议题备受重视，如何节能减碳及提高能源使用效率一直是研究的主要项目。「热电材料」是一种能够在没有其他特定外力或机件的协助下，使热能转换为电能的功能性材料。在目前的产业中，热电材料可应用于例如热能致冷器、半导体芯片冷却、热电发电机、太空应用、或其他热能转换电能的领域中。

热电材料的能量转换效率一般取决于材料的热电优质系数(thermoelectric figure of merit，一般以ZT值来表示)，其公式如下所示：

其中，α为西贝克系数(Seebeck coefficient)，σ为电导率(electrical conductivity)，k为热导率，其为电子热导率ke(electron thermal conductivity)与声子热导率kL(Phonon thermal conductivity)的和，而T为操作温度(绝对温度)。当ZT越高时，表示热电材料的性能越佳，热电转换效率越高。

由上式中可得知，通过提高西贝克系数α及电导率σ，或是降低热导率k，可提高ZT值。于常规熟知的技术中，大都通过提高西贝克系数α或电导率σ来提升ZT值，其中又以提高西贝克系数α的效果较为明显。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种有别于常规熟知的利用提高西贝克系数或电导率来提升ZT值的热电材料结构。本实用新型提出的热电材料结构，除了具有较低的成本之外，更可因应不同的应用而制作不同特性的热电材料结构，以得到较高的热电转换效率。

为达上述目的，本实用新型提出一种热电材料结构，包括一基板、至少一个间隔层以及至少一个二维材料层。基板具有一表面。二维材料层与间隔层重叠设置于基板的表面上，且二维材料层于垂直基板的表面的方向上的热导率小于10W/mK。

在一实施例中，间隔层或二维材料层包含导电材料。

在一实施例中，间隔层为二维材料所构成的膜层、纳米粒子、或纳米结构所构成的膜层。

在一实施例中，间隔层的材料为石墨烯、还原氧化石墨烯、碳基与硼基系材料、硫族化合物、磷烯、硅烯、二维材料、热电材料、C60团簇纳米粒子、导电纳米粒子、导电纳米复合材料粒子、或其组合。

在一实施例中，二维材料层的材料为石墨烯、还原氧化石墨烯、碳基与硼基系材料、硫族化合物、磷烯、硅烯、热电材料、导电材料、或其组合。

在一实施例中，间隔层设置于二维材料层与基板之间。

在一实施例中，二维材料层设置于间隔层与基板之间。

在一实施例中，间隔层设置于两个二维材料层之间。

在一实施例中，多个二维材料层重叠后再与间隔层重叠设置。

在一实施例中，该些间隔层与该些二维材料层交错设置。

在一实施例中，该些间隔层的数量与该些二维材料层的数量相同。

在一实施例中，该些间隔层的数量与该些二维材料层的数量不相同。

在一实施例中，热电材料结构为软板或透明板。

承上所述，因本实用新型的热电材料结构中，包含至少一个间隔层与至少一个二维材料层，而二维材料层与间隔层重叠设置于基板的表面上，且二维材料层于垂直基板表面的方向上的热导率小于

10W/mK。因此，通过上述的结构设计，可使本实用新型有别于常规熟知的利用提高西贝克系数或电导率来提升ZT值的技术。另外，本实用新型除了具有较低的成本外，更可因应不同的应用需求而制作出定制化且特性不同的热电材料结构，以得到较高的热电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型较佳实施例的一种热电材料结构的示意图。

图2A至图3D分别为本实用新型不同实施例的热电材料结构的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明本实用新型较佳实施例的热电材料结构，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。