本實用新型公開了一種高溫氧化物薄膜熱電模塊，屬于功能薄膜材料及器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氧化物基熱電材料相比傳統(tǒng)合金熱電材料，具有高溫性能穩(wěn)定、抗氧化性和無毒性等優(yōu)點，受到廣泛關(guān)注，氧化物薄膜熱電模塊也成為新興研究焦點。

然而，以塊材熱電模塊為基礎(chǔ)逐漸發(fā)展、演變形成的氧化物薄膜熱電模塊，其模塊結(jié)構(gòu)并沒有脫離傳統(tǒng)π型模塊的構(gòu)型，即P、N型氧化物薄膜在基底同一表面平行、交替排列并由金電極串聯(lián)聯(lián)結(jié)，如附圖1所示。π型薄膜熱電模塊雖然從原理上可實現(xiàn)模塊的溫差-電轉(zhuǎn)換，但P-N熱電對集成度小，沒有體現(xiàn)出薄膜材料低維、構(gòu)型靈活的優(yōu)勢，模塊單位面積的輸出功率密度較小，且金電極用量大，模塊制造成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有π型薄膜熱電模塊功率密度小、電極成本高的問題。

本實用新型的目的在于提供一種高溫氧化物薄膜熱電模塊，包括至少一組熱電對，所述熱電對由P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜組成，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜分別生長于雙面拋光單晶基底的上表面和下表面， P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜呈X形交叉分布，P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜由電極依次連接，形成兩個串聯(lián)通路。

優(yōu)選的，本實用新型P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜呈X形交叉分布，交叉夾角為10°~90°。

優(yōu)選的，本實用新型所述雙面拋光單晶基底的厚度0.1~0.5mm，長度10~50mm，寬度5~20mm，表面拋光等級Ra≤15?。

本實用新型所述電極為所有可以實現(xiàn)P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜的電串聯(lián)的電極，優(yōu)選電極為金電極。

優(yōu)選的，本實用新型所述電極位于雙面拋光單晶基底的側(cè)面，實現(xiàn)P型氧化物薄膜和N型氧化物薄膜的電串聯(lián)。

本實用新型所述P型氧化物薄膜是指所有空穴作為主要載流子的薄膜材料，為現(xiàn)有材料，例如Ca₃Co₄O₉、Sr₃Co₄O₉、Ca_xCoO₂、Sr_xCoO₂、Na_xCoO₂、CuCrO₂、CuAlO₂等薄膜。

本發(fā)明所述N型氧化物薄膜是指所有電子作為主要載流子的薄膜材料，為現(xiàn)有材料，例如ZnO、CaMnO₃、SrTiO₃、In₂O₃等薄膜。

本實用新型雙面拋光單晶基底為常規(guī)襯底，例如Al₂O₃(0001)、LaAlO₃(100)、SrTiO₃(100)、(La_xSr_1-x)(Al_yTa_1-y)O₃(100)等。

本實用新型的有益效果是：

在相同技術(shù)極限所能達(dá)到的最小薄膜寬度和薄膜間距下，模塊集成度顯著提高，單位面積上的輸出功率密度顯著增大；在相同工作條件下，達(dá)到相同輸出功率或輸出電壓所需占用的空間和基底用料減少；顯著減少了電極用量，制造成本降低。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)π型氧化物薄膜熱電模塊的構(gòu)型。

圖2為本實用新型高溫氧化物薄膜熱電模塊的俯視圖。

圖3為本實用新型高溫氧化物薄膜熱電模塊的側(cè)視圖。

圖4為實施例1中高溫氧化物薄膜熱電模塊的俯視圖。

圖中：1-熱電對；11- P型氧化物薄膜；12- N型氧化物薄膜；2-雙面拋光單晶基底；3-電極。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實用新型的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。

實施例1

一種高溫氧化物薄膜熱電模塊，參見附圖4，包括兩組熱電對1，所述熱電對由P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12組成，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分別生長于雙面拋光單晶基底2的上表面和下表面， P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12呈X形交叉分布，夾角為90°；金電極3位于單晶基底的側(cè)面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12由金電極3依次連接，形成兩個串聯(lián)通路。

本實施例中P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分別選用P-Ca₃Co₄O₉和N-ZnO薄膜；雙面拋光單晶基底選用Al₂O₃(0001)，長×寬×厚=10mm×5mm×0.1mm，表面拋光等級Ra=15 ?。

本實施例的高溫氧化物薄膜熱電模塊，在相同技術(shù)極限所能達(dá)到的最小薄膜寬度和薄膜間距下，P-N薄膜熱電對的集成度提高，單位面積模塊的輸出功率密度顯著提高，在相同工作條件下，達(dá)到相同輸出功率或輸出電壓所需占用的空間和基底用料減少，且金電極用量減少，制造成本降低。

實施例2

一種高溫氧化物薄膜熱電模塊，參見附圖2、3，包括五組熱電對1，所述熱電對由P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12組成，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分別生長于雙面拋光單晶基底2的上表面和下表面， P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12呈X形交叉分布，夾角為60°；金電極3位于單晶基底的側(cè)面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12由金電極3依次連接，形成兩個串聯(lián)通路。

本實施例中P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分別選用P- Ca_xCoO₂和N- CaMnO₃薄膜；雙面拋光單晶基底選用LaAlO₃(100)，長×寬×厚=30mm×10mm×0.5mm，表面拋光等級Ra=10 ?。

本實施例的高溫氧化物薄膜熱電模塊，在相同技術(shù)極限所能達(dá)到的最小薄膜寬度和薄膜間距下，P-N薄膜熱電對的集成度提高，單位面積模塊的輸出功率密度顯著提高，在相同工作條件下，達(dá)到相同的輸出功率或輸出電壓所需占用的空間和基底用料減少，且金電極用量減少，制造成本降低。

實施例3

一種高溫氧化物薄膜熱電模塊，參見附圖2、3，包括五組熱電對1，所述熱電對由P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12組成，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分別生長于雙面拋光單晶基底2的上表面和下表面， P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12呈X形交叉分布，夾角為10°；金電極3位于單晶基底的側(cè)面，P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12由金電極3依次連接，形成兩個串聯(lián)通路。

本實施例中P型氧化物薄膜11和N型氧化物薄膜12分別選用P-CuCrO₂和N-In₂O₃薄膜；雙面拋光單晶基底選用(La_xSr_1-x)(Al_yTa_1-y)O₃(100)，長×寬×厚=50mm×20mm×0.1mm，表面拋光等級Ra=5 ?。

本實施例的高溫氧化物薄膜熱電模塊，在相同技術(shù)極限所能達(dá)到的最小薄膜寬度和薄膜間距下，P-N薄膜熱電對的集成度提高，單位面積模塊的輸出功率密度顯著提高，在相同工作條件下，達(dá)到相同的輸出功率或輸出電壓所需占用的空間和基底用料減少，且金電極用量減少，制造成本降低。