[发明专利]半导体异质结构热电器件

权利要求书

1.一种半导体异质结构热电器件(101)，其包括：

至少一个热电异质结构单元(110)，所述热电异质结构单元(110)包括：

由第一半导体材料构成的第一部分(112)，所述第一半导体材料具有第一电导率和第一热导率；以及

由第二半导体材料构成的第二部分(114)，而且所述第二部分(114)与所述第一部分(112)形成异质结(116)，所述第二半导体材料具有第二电导率和第二热导率，所述第二半导体材料被设置为所述第二部分(114)的至少一个亚微米小片(244d)，所述第二半导体材料包括所述第一半导体材料与合金成分的合金；以及

其中，由ZT定义的所述半导体异质结构热电器件(101)的性能的无量纲品质因数大于1。

2.根据权利要求1所述的器件(101)，其中，所述器件(101)被配置为包括吸收层(106)的热电发生器，所述吸收层(106)设置在所述热电异质结构单元(110)的热端上。

3.根据权利要求1所述的器件(101)，其中，所述第一半导体材料被设置为所述第一部分(112)的亚微米小片(244d)；以及

其中，所述第一部分(112)的所述亚微米小片(244d)和所述第二部分(114)的所述亚微米小片(244d)形成纳米线(310)的至少一部分。

4.根据权利要求1所述的器件(101)，其中，所述第一电导率大于所述第二电导率。

5.根据权利要求1所述的器件(101)，其中，所述第二半导体材料包括所述第一半导体材料与所述合金成分的合金，使得所述第二热导率小于所述第一热导率。

6.根据权利要求1所述的器件(101)，其中，所述第一半导体材料包括硅，而所述第二半导体材料包括硅和锗的合金。

7.根据权利要求1所述的器件(101)，其中，所述第一半导体材料包括砷化镓，而所述第二半导体材料包括铝和砷化镓的合金。

8.根据权利要求1所述的器件(601)，其中，所述器件(601)被配置为热电冷却器。

9.一种半导体异质结构热电器件(301)，其包括：

至少一个纳米线(310)，所述纳米线(310)包括至少一个热电异质结构单元(311)，所述热电异质结构单元(311)包括：

       由第一半导体材料构成的第一部分(312)、由第二半导体材料构成的第二部分(314)以及在具有第一带隙的所述第一部分(312)和具有第二带隙的所述第二部分(314)之间形成的第一异质结(316)；

       其中，所述第一部分(312)的所述第一带隙不同于所述第二部分(314)的所述第二带隙；

       其中，所述第二部分(314)包括第二半导体材料，所述第二半导体材料包括所述第一半导体材料与合金成分的合金；以及

其中，由ZT定义的所述至少一个热电异质结构单元(311)的性能的无量纲品质因数大于1。

10.根据权利要求9所述的器件(301)，其中，所述第一半导体材料具有第一电导率和第一热导率；

其中，所述第二半导体材料具有第二电导率和第二热导率；以及

其中，所述第二半导体材料包括所述第一半导体材料与所述合金成分的合金，使得所述第二热导率小于所述第一热导率。

11.根据权利要求9所述的器件(401)，其中，所述至少一个热电异质结构单元(411)还包括：

由第三半导体材料构成的第三部分(418)以及在所述第二部分(414)和具有第三带隙的所述第三部分(418)之间形成的第二异质结(419)；以及

其中，所述第二部分(414)的所述第二带隙不同于所述第三部分的所述第三带隙。

12.根据权利要求11所述的器件(401)，其中，所述第一半导体材料包括硅，所述第二半导体材料包括硅和锗的合金，并且所述第三半导体材料包括锗。