[发明专利]热电制冷器件及其制备方法

权利要求书

1.一种热电制冷器件，包括由至少一个p型半导体组成的p型热电偶臂以及由至少一个n型半导体组成的n型热电偶臂，其特征在于：所述p型热电偶臂的p型半导体和所述n型热电偶臂的n型半导体电连接，所述电连接的部位为可发热且发光的热端；所述p型热电偶臂的p型半导体远离所述热端的一端电连接有第一电极，所述第一电极与所述p型半导体电连接的部位为可制冷的第一冷端；所述n型热电偶臂的n型半导体远离所述热端的一端电连接有第二电极，所述第二电极与所述n型半导体电连接的部位为可制冷的第二冷端；所述p型半导体和所述n型半导体的数量均有多个，所述p型热电偶臂和所述n型热电偶臂以其电连接的部位为对称轴对称设置，各所述p型半导体以所述对称轴为起点朝背离所述n型热电偶臂方向依次电连接，各所述n型半导体以所述对称轴为起点朝背离所述p型热电偶臂方向依次电连接，靠近所述对称轴的所述p型半导体和靠近所述对称轴的所述n型半导体电连接，以形成所述热端，远离所述对称轴的所述p型半导体与所述第一电极电连接，以形成所述第一冷端，远离所述对称轴的所述n型半导体与所述第二电极电连接，以形成所述第二冷端。

2.如权利要求1所述的热电制冷器件，其特征在于：任一一组相邻的两个所述p型半导体电连接的部位均为可制冷的第三冷端，任一一组相邻的两个所述n型半导体电连接的部位均为可制冷的第四冷端。

3.如权利要求1所述的热电制冷器件，其特征在于：所述p型热电偶臂中的各所述p型半导体的价带能级沿靠近所述对称轴的方向逐个增加；所述n型热电偶臂中的各所述n型半导体的导带能级沿靠近所述对称轴的方向逐个增加。

4.如权利要求1所述的热电制冷器件，其特征在于：在靠近所述对称轴的所述p型半导体和靠近所述对称轴的所述n型半导体中，至少一个半导体的禁带宽度所对应的所述热端所释放的光子可不被晶体完全吸收。

5.如权利要求1所述的热电制冷器件，其特征在于：还包括电源，所述电源的正极、所述第一电极、所述p型热电偶臂、所述n型热电偶臂、所述第二电极以及所述电源的负极依次串联形成回路。

6.如权利要求1所述的热电制冷器件，其特征在于：所述p型半导体内具有若干空穴，所述n型半导体内具有若干电子，所述p型半导体内的空穴以及所述n型半导体内的电子在所述热端复合以形成光子。

7.如权利要求1所述的热电制冷器件，其特征在于：所述p型半导体和所述n型半导体均包括Bi₂Te₃基半导体、MgAgSb基半导体、β-Zn₄Sb₃基半导体、Mg₃Sb₂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、β-FeSi₂基半导体、CoSb₃基半导体、(Ti,Zr,Hf)CoSb基半导体、(Ti,Zr,Hf)NiSn基半导体、GaAs基半导体、GaP基半导体、GaN基半导体、GaAsP基半导体、AlGaInP基半导体、GaInN基半导体、AlGaAs基半导体材料中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的热电制冷器件，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极所采用的材料均与其相连的半导体所采用的材料的膨胀系数接近、界面结合强度高、接触电阻低以及接触热阻低。

9.一种热电制冷器件的制备方法，其特征在于，用于如权利要求1-8任一所述的热电制冷器件的制备，包括如下步骤：

S1，将由至少一个p型半导体组成的p型热电偶臂和由至少一个n型半导体组成的n型热电偶臂接触，使所述p型半导体和所述n型半导体电连接，以获得可发热且发光的热端；

S2，在所述p型半导体远离所述热端的一端电连接第一电极，以获得可制冷的第一冷端，并在所述n型半导体远离所述热端的一端电连接第二电极，以获得可制冷的第二冷端。