[发明专利]热电臂及包括该热电臂的热电元件

说明书

根据本发明的一个实施例，热电臂包括：包含Bi和Te的热电材料层；分别设置在热电材料层的一个表面和与该一个表面不同的表面上的第一金属层和第二金属层；设置在热电材料层和第一金属层之间并且包含Te的第一结合层、以及设置在热电材料层和第二金属层之间并且包含Te的第二结合层；以及设置在第一金属层和第一结合层之间的第一镀层、以及设置在第二金属层和第二结合层之间的第二镀层；其中，热电材料层设置在第一金属层和第二金属层之间，从热电材料层的中心线到热电材料层和第一结合层之间的界面，Te的含量高于Bi的含量，并且，从热电材料层的中心线到热电材料层和第二结合层之间的界面，Te的含量高于Bi的含量。

技术领域

本发明涉及热电元件，更具体地，涉及热电元件中包括的热电臂。

背景技术

热电效应是由于材料中的电子和空穴的运动而产生的现象，意味着热和电之间的直接能量转换。

热电元件是使用热电效应的元件的总称，并且具有P型热电臂和N型热电臂在金属电极之间结合以形成PN结对的结构。

热电元件可分为使用根据温度的变化而电阻变化的元件、使用由于温差而产生电动势的塞贝克效应的元件和使用由于电流而产生加热或吸热的珀尔帖效应的元件。

热电元件已广泛应用于家电、电子元件、通信元件等。例如，热电元件可应用于冷却设备、加热设备、发电设备等。因此，对热电元件的热电性能的需求正在逐渐增加。

另一方面，为了将热电臂稳固地结合到电极上，可以在热电臂和电极之间形成金属层。这里，为了防止由于热电臂中的半导体材料与金属层之间的反应而导致热电性能降低的现象，并且为了防止金属层的氧化，可以在热电臂与金属层之间形成镀层。

然而，在同时烧结电镀层和热电臂的过程中，热电臂中的半导体材料的一部分可扩散到电镀层中，因此，半导体材料可不均匀地分布在电镀层和热电臂之间的边界周围。例如，在热电臂包括Bi(铋)和Te(碲)的情况下，当Te扩散到电镀层中时，可以形成Bi含量相对较大的富Bi层。在富Bi层中，Bi和Te之间的适当的化学计量比(stoichiometry ratio)被破坏，使得电阻增加，因此热电元件的性可能降低。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种具有高热电性能的热电元件及热电元件中包括的热电臂。

技术方案

本发明的一个方面提供一种热电臂，包括：热电材料层，所述热电材料层包含Bi和Te；第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和第二金属层分别设置在所述热电材料层的一个表面和所述热电材料层的另一个表面上；第一结合层，所述第一结合层设置于所述热电材料层和所述第一金属层之间并且包含Te；第二结合层，所述第二结合层设置于所述热电材料层和所述第二金属层之间并且包含Te；第一镀层，所述第一镀层设置于所述第一金属层和所述第一结合层之间；以及第二镀层，所述第二镀层设置于所述第二金属层和所述第二结合层之间，其中，所述热电材料层设置于所述第一金属层和所述第二金属层之间，从所述热电材料层的中心线到所述热电材料层和所述第一结合层之间的界面，Te的含量高于Bi的含量，并且，从所述热电材料层的中心线到所述热电材料层和所述第二结合层之间的界面，Te的含量高于Bi的含量。

所述热电材料层的中心线与所述热电材料层和所述第一结合层之间的界面之间的预定位置处的Te含量可以是所述热电材料层的中心线处的Te含量的0.8倍至1倍。

所述第一结合层中的Te含量可以在所述热电材料层中Te含量的0.8倍至1倍的范围内。

从所述热电材料层和所述第一结合层之间的界面到所述第一结合层和所述第一镀层之间的界面，Te的含量可以相同。

位于从所述热电材料层和所述第一结合层之间的界面朝向所述热电材料层的中心线在100μm内的预定位置处的Te含量可以在所述热电材料层的中心线处的Te含量的0.8倍至1倍的范围内。