基于超晶格的微制冷器

技术成果简介

微型热电制冷器在诸多场合有重要应用。微电子器件和光电器件对温度控制有严格要求，随着芯片集成度的不断提高，散热已经成为制约其性能进一步提高的瓶颈。体态热电制冷器存在着效率低、冷却功率密度小、无法与微电子器件集成等缺点，而微制冷器可以有效解决上述问题。超晶格材料有良好的热电品质并已被应用于微制冷器的研发，近年来人们一直在努力提高超晶格微制冷器的性能。本课题致力于发现并解决制约微型制冷器性能的关键问题。研究表明超晶格结构和掺杂浓度、金属-半导体接触电阻、器件制冷温度测试是微制冷器研发中必须攻克的问题。在理论研究和实验的基础上，本课题在上述方面均取得重要突破。

项目主要创新点：

研究微制冷器加工、封装工艺，独立制造出尺寸微米级的制冷器。

用数值模拟方法对制冷器结构进行了优化，设计出最佳的结构尺寸。

成功应用3ω方法测试了超晶格薄膜的导热率，并对超晶格结构进行优化，设计出最佳周期长度的超晶格。

研究不同工艺条件下形成的金属-半导体接触电阻，并用TLM方法测量了比接触电阻率。采用HARMAN方法测试微制冷器致冷温差，成功搭建了测试实验台。