[發明專利]類鉆碳熱電能轉換裝置及其使用和制造方法

無效

• 申請號: 200680003538.1
• 申請日: 2006-04-18
• 公開（公告）號: CN101366129A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 宋健民
• 申請（專利權）人: 宋健民
• 主分類號: H01L35/12
• 分類號: H01L35/12
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃健

1.一種類鉆碳熱電能轉換裝置，包括：

(a)第一電極，具有至少部分披覆有一層類鉆碳材料的基層構件；

(b)中間構件，與該類鉆碳材料電性耦合，該中間構件包括一個可承受穿過中間構件的大約0.1伏特至大約6伏特電壓的固體電介質材料；

(c)第二電極，電性耦合于中間構件相對于該類鉆碳材料的一側。

2.如權利要求1所述的裝置，其中該第一電極是陰極而且該基層構件至少有兩層。

3.如權利要求2所述的裝置，其中該基層構件包括第一傳導性陰極層與第二結構層，該第二結構層具有小于第一傳導陰極層的功函數。

4.如權利要求3所述的裝置，其中該第二結構層所包括的物質選自于以下群組：Cs，Sm，Al-Mg，Li，Na，K，Rb，Be，Mg，Ca，Sr，Ba，B，Ce，Al，La，Eu及其混合物或合金。

5.如權利要求1所述的裝置，其中該第一電極為陽極。

6.如權利要求1所述的裝置，其中該中間構件具有小于約200W/mK的熱傳導率。

7.如權利要求1所述的裝置，其中該電介質材料是高分子物質、玻璃、陶瓷材料、石墨或其混合物或復合物。

8.如權利要求1所述的裝置，其中該電介質材料選自于以下群組：BaTiO₃，PZT，Ta₂O₃，PET，PbZrO₃，PbTiO₃，NaCl，LiF，MgO，TiO₂，Al₂O₃，BaO，KCl，Mg₂SO₄，熔融硅玻璃，鈉鈣硅玻璃，高鉛玻璃，石墨，六角晶形氮化硼，金屬基復合物，逆金屬基復合物，BiSb，Bi₂Te，PbTe，SiGe，Bi₂Te₃，Zn₄Sb₃，La₂Te₃及其混合物、復合物或組合物。

9.如權利要求1所述的裝置，其中該第一電極及該第二電極是可彎曲的。

10.如權利要求1所述的裝置，其中該類鉆碳材料具有約10納米到3微米的厚度。

11.如權利要求1所述的裝置，其中該類鉆碳材料包括至少約80％的碳原子，而其中至少20％的所述碳原子與扭曲四面體配位結構鍵結。

12.如權利要求1所述的裝置，其還包括一個耦合在第一電極相對于類鉆碳材料的一側以使該類鉆碳熱電能轉換裝置配置為一個電產生器的能源收集器。

13.如權利要求1所述的裝置，其還包括一個有效地結合于第二電極與第一電極之間以使該類鉆碳熱電能轉換裝置配置為一冷卻器的電壓源。

14.一種制造如權利要求1所述的類鉆碳熱電能轉換裝置的方法，包括：

(a)在第一電極上以氣體沉積法形成類鉆碳材料層，所述的類鉆碳材料具有一個相對于第一電極的電子發射表面；

(b)在該電子發射表面形成中間構件；

(c)將第二電極耦合于中間構件相對于第一電極的一側。

15.如權利要求14所述的方法，其中在第一電極上形成類鉆碳材料層的步驟包括使用物理氣相沉積法。

16.如權利要求14所述的方法，其中形成中間構件的方法包括氣相沉積法、薄膜沉積法、固體預先制成法、粉末堆積法或絲網印刷法。

17.如權利要求14所述的方法，該方法還包括在第一電極相對類鉆碳材料層的一側形成一個能量收集層的步驟。

18.如權利要求14所述的方法，該方法還包括使該類鉆碳熱電能轉換裝置經由熱處理以強化界面邊界、并減少材料缺陷的步驟。

19.一種產生電流的方法，包括將光能或熱能輸入如權利要求1所述的類鉆碳熱電能轉換裝置的能量輸入表面，該能量輸入表面足以產生電流，該能量輸入表面位于第一電極相對于類鉆碳材料的一側。

20.如權利要求19所述的方法，其中該光能或熱能足以讓第一電極保持在100℃到1800℃的溫度范圍內。