[发明专利]一种三明治结构材料及其制备方法和器件

说明书

本发明提供了一种三明治结构材料及其制备方法和器件。本发明提供的三明治结构材料包括中间层以及位于中间层两侧的金属层，所述中间层主要由二维材料组成。所述制备方法包括：使中间层位于金属层上，使另一金属层位于所述中间层上，得到所述三明治结构材料。本发明提供的三明治结构材料以极薄材料作为中间层，利用电子穿透中间层的几率随层厚极其灵敏的变化以显著调控中间层厚度不同的金属/中间层/金属三明治结构中热导大小。由于电子穿透中间层几率随层数变化极其灵敏，因此可用于实现对厚度极其灵敏的热导调控。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种三明治结构材料及其制备方法和器件。

背景技术

近年来，金属/中间层/金属结构在各种器件例如巨磁阻器件，热电效应器件，超晶格半导体器件等中广泛存在。热导调控对这些器件的设计，热管理，正常工作等具有极为重要的作用。通常，对于金属/中间层/金属结构垂直平面方向的热导是由金属/中间层界面热导以及中间层自身热导共同决定。而金属/中间层的界面热导不随中间层厚度显著变化，因而结构总热导一般随厚度变化不显著。因此，调控结构的热导通常通过界面工程，界面修饰来调控金属/中间层的界面热导来实现。该调控手段对原本金属/中间层界面造成改变，且热导调控效果不够显著。

CN105070819A公开了一种调控氧化物材料热导率的方法，涉及热电材料。(1)取一片氧化物功能材料，清洗后，测量其热导率；(2)将步骤(1)中的氧化物功能材料放入抗高压的反应腔里，往反应腔中滴入H₂O，封闭反应腔；(3)将处于超临界状态的CO₂通入反应腔中，待反应腔中的气压降到常温常压后把氧化物功能材料取出，测量超临界流体处理后的氧化物功能材料样品的热导率；(4)比较超临界流体处理前后氧化物功能材料热导率的变化，得到超临界流体有效调控氧化物功能材料热导率的结果。

CN108386868A公开了一种调控激光点火用蓝宝石光学窗口热导率的装置，包括蓝宝石基底，在蓝宝石基底与点火药接触端面上设置有透光阻热层。该申请还提供了一种调控激光点火用蓝宝石光学窗口热导率的方法，包括当透光阻热层材料为K9玻璃时，在蓝宝石基底上，通过采用磁控溅射的方法直接制备透光阻热层，透光阻热层的厚度不超过100μm，制备完成后，进行去应力处理；当透光阻热层材料为聚甲基丙烯酸甲醋时，单独将聚甲基丙烯酸甲醋制备成厚度不超过500μm的透光阻热层，透光阻热层装配在蓝宝石基底前端。

CN106278278A公开了一种通过修饰前驱体来调控碳化硅热导率的方法，包括步骤1：将含碳小分子有机物和聚碳硅烷前驱体按质量比为0％－50％进行混合，利用两者聚合性能差异，通过分段加热进行相分离实现对聚碳硅烷前驱体的修饰；所述含碳小分子有机物需含双键官能团，或需含苯环，或同时含有双键和苯环；所述聚碳硅烷需含硅氢键，或需含碳碳双键；所述分段加热指在50-110℃可控聚合30-80min，再升温至130-250℃进一步聚合1-24h，实现聚合物前驱体的相分离修饰；所述含双键官能团的含碳小分子有机物为苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯或过氧化二异丙苯；步骤2：将修饰的聚碳硅烷前驱体在600-1400℃进行裂解，再用常用陶瓷制备工艺获得热导率可控的SiC。

CN107572510A公开了一种石墨烯气凝胶及调控石墨烯气凝胶电导率和热导率的方法，包括如下步骤：①将MoS₂粉末溶于异丙醇水溶液中，配成MoS₂溶液超声；配成氧化石墨烯溶液，超声分散；将MoS₂溶液和氧化石墨烯溶液混合，然后超声分散均匀；②在分散均匀的溶液中加入乙二胺与聚氯乙烯粉末，搅拌混合均匀；③将混合均匀的溶液放入水热反应釜中还原；④水热还原完毕之后得到软木塞形状的水凝胶，冷冻干燥得到气凝胶。

上述方法虽然都能对材料的热导进行一定程度的调整，但是调控手段极为复杂，难以实现产业化，并且可能需要使用化学方法进行调控导致适应面极窄。

发明内容