[发明专利]基于纳米线的平面热电器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳技术及温差发电领域，特别涉及一种基于纳米线的平面热电器件的制备方法。

背景技术

随着化石燃料的不断消耗和环境污染问题的加剧，人们迫切地想寻找一些新型能源来取代传统的化石燃料。热电器件是一个好的选择，它能利用固体内部载流子运动，实现热能和电能直接相互转换，具有体积小、重量轻、结构简单、坚固耐用、无运动部件、无磨损、无噪音、无污染的优点。然而，低的热电转换效率，高昂的制造成本极大地限制了它的应用。

Si被广泛的应用于半导体行业，它具有环境友好，储量丰富，与现有的微电子工艺兼容，成本低的优点。上世纪九十年代，人们发现将热电材料的维度降低，可以极大地提高热电转换效率。2008年，人们发现Si纳米线具有较高的热电优值，因此被认为是一种有前途的热电材料。

目前，获得小尺寸的方法主要有电子束曝光、聚焦离子束曝光等，但是它们生产周期长，成本高。因此，如何制备纳米尺寸的热电器件成为当前亟需解决的一大问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于纳米线的平面热电器件的制备方法，该制作方法能够突破光刻分辨率限制，方法简单，成本较低。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于纳米线的平面热电器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上制备一层P⁺⁺层，作为热电器件的功能层；

步骤2：在P⁺⁺层上淀积第一绝缘材料层；

步骤3：在第一绝缘材料层上淀积第一金属材料层，并在第一金属材料层上形成对称且具有一定间距的两个电阻，每个电阻分别包括一个蛇形电阻和电极引线，所述电极引线位于蛇形电阻的端部；

步骤4：在所述电极引线附近未被第一金属材料层覆盖的第一绝缘材料层上开孔，暴露出部分P⁺⁺层；

步骤5：在暴露出的部分P⁺⁺层和所述电极引线上分别沉积第二金属材料层；

步骤6：在整个表面沉积第二绝缘材料层；

步骤7：依次刻蚀蛇形电阻和电极引线之间的第二绝缘材料层、第一绝缘材料层、P⁺⁺层和衬底，暴露出蛇形电阻和电极引线之间的部分衬底，并在两个对称蛇形电阻的中央保留至少一个条形结构；

步骤8：进一步刻蚀所述条形结构下方的P⁺⁺层和衬底使其变成纳米线结构；

步骤9：从所暴露出的部分衬底进行湿法腐蚀，使得蛇形电阻、以及纳米线结构所在部位悬空；

步骤10：刻蚀所述第一绝缘层和第二绝缘层，暴露出第二金属材料层和纳米线结构，完成平面热电器件的制作。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种基于纳米线的平面热电器件的制备方法，采用光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀制备了纳米线平面热电器件。该制备方法避免了使用电子束曝光、聚焦离子束曝光等昂贵的纳米加工设备，突破了光刻分辨率限制，制备方法简单，可控性好，成本较低，在提高纳米线平面热电器件的制备效率等方面具有很大的优越性。

附图说明

图1为本发明提出的基于纳米线的平面热电器件的制备方法流程图；

图2A-图2J是本发明中基于纳米线的平面热电器件制备工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1示出了本发明提出的基于纳米线的平面热电器件的制备方法流程图。图2A至2J示出了对应于本发明提出的基于纳米线的平面热电器件的制备方法的各个步骤的工艺结构图。如图1、图2A-2J所示，该方法包括如下步骤：

步骤1：在衬底10上制备一层重掺杂P型层(P⁺⁺层)11，作为热电器件的功能层；所述衬底10可以是硅片，所述衬底10的晶向是<100>、<110>或<111>中任一种，所述衬底10的类型是引入施主杂质的N型硅片；所述制备P⁺⁺层11的方法是采用扩散、离子注入或掺杂外延方法中的一种，所述P⁺⁺层11的厚度可通过制备条件来调节，所述P⁺⁺层11作为热电器件的功能层(如图2A所示)。