[发明专利]一种测量薄膜热电性能参数的装置和方法

权利要求书

1.一种测量薄膜热电性能参数的装置，包括：测温装置（2、3、4）、数据采集装置（8）、热沉（1）、电流源（7）、载物台（5）、计算机（9）、控温箱（10）和电压表（6），其特征在于：所述待测样品固定在载物台（5）上；待测样品的第一个接触点（1′）连接热沉（1），另外第二、第三、第四三个接触点（2′）、（3′）、（4′）分别各连接一个测温装置，电源（11）经控温箱（10）连接至电流源（7），电流源（7）连接至热沉（1）,测温装置a（2），测温装置b（3）和测温装置c（4）连接电压表（6），电流源（7）和电压表（6）连接至数据采集装置（8），数据采集装置（8）的输出连接至计算机（9）；电流源（7）提供测温装置（2、3、4）所需要的电流，输入直流或交流信号；第三接触点（3′）和第四接触点（4′）之间连一个电压表（6），用来测量两个接触点之间的电势差；利用数据采集装置（8）实时监测记录实验所需的各项参数；利用计算机（9）对数据进行分析处理，得到待测薄膜的热导率、电导率、塞贝克系数和热电优值。

2.根据权利要求1所述的一种测量薄膜热电性能参数的装置，其特征在于：所述待测薄膜可以是均匀薄膜或者非均匀薄膜,且可以是任意形状。

3.根据权利要求1所述的一种测量薄膜热电性能参数的装置，其特征在于：所述测温装置（2、3、4）为Pt100、Pt10、Pt1000、Cu50或Cu100测温电阻，或者是热电偶。

4.根据权利要求1所述的一种测量薄膜热电性能参数的装置，其特征在于：接触点是一系列的接触点，所述接触点的个数是4~20个。

5.一种测量薄膜热电性能参数的装置，采用根据权利要求1所述的测量薄膜热电性能参数的装置进行测量，其特征在于：测量的操作步骤如下：

1）所述样品需裁剪成与所述载物台（5）相似的形状；

2）待测薄膜样品的第一个接触点（1′）连接热沉（1），另外第二、第三、第四三个接触点（2′、3′、4′）分别连接一个测温电阻（2、3、4）；

3）对所述第一、第二两个接触点（1′、2′）输入电流，测量另外第三、第四两个接触点（3′、4′）之间的电压，再对第一、第三接触点（1′、3′）输入电流，测量第二、第四接触点（2′、4′）之间的电压，根据范德堡方程exp(?πσdR_21,43) + exp(?πσdR_31,42) = 1推算出所述待测样品的电导率σ；

4）由于接触点（1′）连接了一个热沉（1），是样品中唯一的热接触，第一接触点（1′）和第二接触点（2′）之间的热流相当于加热器产生的热量；第二接触点（2′）作为热源，测量第三接触点（3′）和第四接触点（4′）之间的温度差，再把第三接触点（3′）作为热源，测量第二接触点（2′）和第四接触点（4′）之间的温度差，根据范德堡方程exp(?πκd                                                ) + exp(?πκd) = 1推算出所述待测样品的热导率κ；

5）测量第二接触点（2′）和第四接触点（4′）之间的温度差和电压，测量第三接触点（3′）和第四接触点（4′）之间的温度差和电压，根据塞贝克系数的定义式S==计算出待测薄膜样品的塞贝克系数S；

6）第二接触点（2′）和第一接触点（1′）之间分别通过交流和直流电流，测量第三接触点（3′）和第四接触点（4′）之间的电压，根据公式ZT ==可以直接推算出薄膜材料的ZT值,采用一个控温箱（10）就可以得到不同温度下薄膜材料的热电优值；

7）用步骤6）中得到的ZT值和用步骤3）、4）、5）中得到的电导率σ、热导率κ、塞贝克系数S求出的ZT值作比较，检测结果的精确度。