[发明专利]热电制冷器件及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体器件技术领域，提供了一种热电制冷器件，包括p型热电偶臂、n型热电偶臂、第一电极以及第二电极，p型热电偶臂的p型半导体和n型热电偶臂的n型半导体电连接，电连接的部位为可发热且发光的热端；第一电极与p型半导体电连接的部位为可制冷的第一冷端；第二电极与n型半导体电连接的部位为可制冷的第二冷端。还提供一种热电制冷器件的制备方法，包括S1和S2两个步骤。本发明通过将p型半导体和n型半导体直接电连接以得到能够发热且发光的热端，不仅能通过现有的散热手段将热量散出，还可以通过光能的形式散出，可使热端向冷端的传热量大大减小，可极大地提升热电制冷器件的制冷能力和制冷效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体为一种热电制冷器件及其制备方 法。

背景技术

热电制冷技术是利用帕尔贴(Peltier)效应的一种制冷方法，帕尔贴效应 的基本原理是在外电场作用下半导体材料中载流子由制冷端向发热端迁移， 将热量从制冷端带到发热端而实现制冷。从目前研究来看，热电制冷器件的 基本结构单元一般是由金属将n型和p型热电偶臂串联成π型结构，这种传统 的制冷器件一般表现为热端发热冷端制冷。热电制冷技术具有结构简单、可 靠性高、无运动部件和体积小等优点。

目前，基于帕尔贴效应的热电制冷器件的设计以及应用的研究工作得到 了科研人员很大的重视。CN108511590A的专利申请公开了一种由镀覆于开有 通孔的绝缘绝热基板上的p型/n型半导体热电材料构成的热电偶对，热电偶 对之间通过金属导电材料相连接，其可以减少热端的热向冷端传递。 CN108131862A的专利申请公开了一种在散热端设有降温装置的微型热电制 冷器，其能够快速降低热端散热片鳍片的温度，保证了半导体制冷片的正常 使用。CN107462335A的专利申请公开了一种用于单光子探测的热电制冷系统，通过将热电制冷片热端的一部分热量传导至另一片热电制冷片，用于制造温 差进行发电，采用该电能驱动风机等散热器，提高了散热段的散热效率。 CN108733185A的专利申请公开了一种用于刀片服务器中央处理器的热电散 热装置，采用热电制冷器件对冷却块进行制冷，可使冷却块迅速吸收热管内 的热量，快速充分排放CPU芯片产生的热量，提高了散热效率。

从目前的研究来看，热电制冷器件的n型和p型热电偶臂之间仍然全部 由金属相连接，对于热电制冷器件的研究主要集中在利用外在设施增大热端 散热量和减小热端向冷端的传热系数等，但是热电制冷器件依然存在制冷能 力不足、制冷效率偏低等问题。造成这种问题的原因之一是热端发热量较大， 有部分传递到了制冷端而未完全扩散出去，而制约了热电制冷器件的制冷能 力和制冷效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热电制冷器件及其制备方法，一方面通过将p 型半导体和n型半导体直接电连接以得到能够发热且发光的热端，不仅能通 过现有的散热手段将热量散出，还可以通过光能的形式散出，可使热端向冷 端的传热量大大减小，可极大地提升热电制冷器件的制冷能力和制冷效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：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，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。