[發(fā)明專利]一種采用平板光柵組合的高效非接觸式熱整流器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710585485.9
• 申請(qǐng)日: 2017-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN107393888B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉向雷;沈加?xùn)|;宣益民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L23/367
• 分類號(hào): H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發(fā)明公開了一種采用平板光柵組合的高效非接觸式熱整流器，本發(fā)明屬于輻射換熱技術(shù)領(lǐng)域。所述發(fā)明結(jié)構(gòu)包括一平板和一光柵，平板和光柵平行間隔，間隔為真空或超低壓氣體。所述光柵包括一基底，該基底的一表面形成有多個(gè)凸棱，多個(gè)凸棱相互平行間隔，相鄰的兩個(gè)凸棱之間形成一凹槽，每個(gè)凹槽的深度與平板的厚度相等，每個(gè)凹槽和一相鄰?fù)估獾目倢挾扰c平板和光柵的間距相等。所述熱整流器是對(duì)近場(chǎng)熱輻射進(jìn)行調(diào)節(jié)，器件之間無(wú)需接觸，具有較好的電絕緣性；首次采用平板與光柵的組合形式，可在較寬的平板厚度以及較寬的平板光柵間距下獲得較高的熱整流系數(shù)，整流效果好且易于制作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輻射換熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用平板光柵組合的高效非接觸式熱整流器。

背景技術(shù)

熱整流器，是一種類似半導(dǎo)體二極管的單向傳輸熱量的熱流控制裝置，即當(dāng)熱能沿著熱整流器的一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)，它是熱的良導(dǎo)體，而當(dāng)熱能沿著相反方向流動(dòng)時(shí)，它就轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬慕^緣體。熱整流器是微尺度熱流管理的基礎(chǔ)器件，在微納電子器件冷卻、熱信息存儲(chǔ)以及熱計(jì)算通信中被廣泛應(yīng)用。早期由于熱傳導(dǎo)理論與技術(shù)的成熟，熱整流器的設(shè)計(jì)原理主要是基于熱傳導(dǎo)，即通過操縱聲子來(lái)達(dá)到控制熱流的目的，但其存在三個(gè)主要缺陷：1、聲子傳播速度相對(duì)較慢，比光速以及電子傳播速度慢幾個(gè)量級(jí)；2、聲子裝置中不可避免的存在界面熱阻，因此會(huì)大大降低聲子熱流；3、由于聲子相互作用具有很強(qiáng)的非線性特點(diǎn)，使得聲子裝置難以解決較大熱流梯度的存在問題。但隨著微尺度研究的深入，基于光子隧穿的近場(chǎng)熱輻射可以有效的彌補(bǔ)聲子傳熱的缺陷，因此近年來(lái)被學(xué)者廣泛應(yīng)用于熱整流器的設(shè)計(jì)，但這些設(shè)計(jì)是基于不同材料平板間的近場(chǎng)輻射換熱，熱整流系數(shù)較低，整流效果差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種采用平板光柵組合的高效非接觸式熱整流器，具有較好的電絕緣性和較高的熱整流系數(shù)，且易于制作。

技術(shù)方案：一種采用平板光柵組合的高效非接觸式熱整流器，由平板和光柵組成，平板和光柵平行間隔，間隔為真空或超低壓氣體；所述光柵包括一基底，該基底的一表面形成有多個(gè)凸棱，多個(gè)凸棱相互平行間隔，相鄰的兩個(gè)凸棱之間形成一凹槽，每個(gè)凹槽的深度與平板的厚度相等，每個(gè)凹槽和一相鄰?fù)估獾目倢挾扰c平板和光柵的間距相等。

進(jìn)一步的，所述平板材料采用本征硅；所述光柵材料采用摻雜硅，摻雜類型為N型摻雜，摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3。

進(jìn)一步的，所述平板厚度為3μm～1cm。

進(jìn)一步的，所述平板厚度為6μm。

進(jìn)一步的，所述光柵凸棱寬度與凸棱和一相鄰凹槽總寬度的比值為0.4～0.7。

進(jìn)一步的，所述光柵凸棱寬度與凸棱和一相鄰凹槽總寬度的比值為0.5。

進(jìn)一步的，所述平板和光柵的間距為10～15nm。

進(jìn)一步的，所述平板和光柵的間距為10nm。

有益效果：本發(fā)明提供的采用平板光柵組合的高效非接觸式熱整流器，器件之間無(wú)需接觸，具有較好的電絕緣性；首次采用平板與光柵的組合形式，可在較寬的平板厚度以及較寬的平板光柵間距下獲得較高的熱整流系數(shù)，整流效果好且易于制作。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的單個(gè)特征結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)名稱：1、平板，2、光柵，光柵的填充率，t、厚度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。