[发明专利]各向异性伸长的热电材料、其制备方法和包括该材料的器件

权利要求书

1.包括热电材料的各向异性伸长的热电纳米复合材料。

2.权利要求1的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述热电材料是在几何结构上伸长的并且嵌入纳米孔绝缘基质和无孔绝缘基质的一种中。

3.权利要求2的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述纳米孔绝缘基质包括沿着所述热电纳米复合材料的伸长方向排列的纳米孔氧化物、氮化物和氟化物的一种。

4.权利要求3的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述纳米孔氧化物为选自SiO₂，Al₂O₃以及Ti、Zr、Hf、Nb、Ta和它们的合金的氧化物的至少一种。

5.权利要求4的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中包括SiO₂的纳米孔氧化物是通过多孔Si受控氧化为多孔二氧化硅SiO₂制造的。

6.权利要求2的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述纳米孔绝缘基质形成纳米孔阵列，并且该纳米孔阵列是通过利用纳米压痕支配的阳极化孔的成核的导向阳极化形成的。

7.权利要求2的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述纳米孔绝缘基质形成纳米孔阵列，并且该纳米孔阵列是通过利用使用纳米压印抗蚀剂和两相热分解的二嵌段共聚物层的至少一种的纳米掩模图案化支配的阳极化孔的成核的导向阳极化形成的。

8.权利要求2的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中纳米孔绝缘基质中的纳米孔是使用选自电沉积或超临界CO₂沉积的方法用热电材料填充的。

9.权利要求2的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中纳米孔绝缘基质和无孔绝缘基质的一种的量小于所述各向异性伸长的热电纳米复合材料体积的约60％。

10.权利要求2的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中纳米孔绝缘基质的量小于所述各向异性伸长的热电纳米复合材料体积的约30％。

11.权利要求1的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述各向异性伸长的热电纳米复合材料具有等于或小于约20nm的平均直径。

12.权利要求1的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述各向异性伸长的热电纳米复合材料具有等于或小于约10nm的平均直径。

13.权利要求1的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述热电纳米复合材料具有至少约1.5的ZT值。

14.权利要求1的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述热电材料具有纳米线结构，并且其长度与其直径的平均纵横比为至少约2。

15.权利要求1的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述热电材料具有纳米线结构，并且其长度与其直径的平均纵横比为至少约5。

16.权利要求1的各向异性伸长的热电纳米复合材料，其中所述热电材料是选自Si，Si_1-xGe_x(其中0＜x＜1)，Bi₂Te₃，Sb₂Te₃，Bi_xSb_2-xTe₃(其中0＜x＜2)，Bi₂Te_xSe_3-x(其中0＜x＜3)，B₄C/B₉C，BiSb合金，PbTe，Mg-Si、Mg-Ge、Mg-Sn或它们的三元系，二元、三元或四元方钴矿和铅-锑-银-碲Pb-Sb-Ag-Te热电合金的至少一种。

17.各向异性伸长、同心超晶格化的热电纳米复合材料，包括：

嵌入在纳米孔绝缘基质中的多个多层纳米线结构，

其中所述多个多层纳米线结构各自包括：

多层圆柱状热电材料；和

沉积在所述多层圆柱状热电材料的层之间的绝缘层。

18.权利要求17的各向异性伸长、同心超晶格化的热电纳米复合材料，其中所述多个多层纳米线结构各自包括至少3个所述多层圆柱状热电材料的层。