[发明专利]基于脉冲激光烧蚀的高精度快速薄膜热电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于脉冲激光烧蚀的高精度快速薄膜热电器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)沉积电极层

将预处理后的衬底上依次沉积Cu膜、Ni膜和Au膜，获得图案化电极层，即为下电极；

(2)在电极层表面沉积热电材料

在步骤(1)获得电极层的表面上依次沉积长条型n型与p型热电材料；

(3)激光烧蚀实现热电材料图案化

将沉积热电材料后的样品置于短脉冲激光条件下进行激光烧蚀，实现热电材料图案化，形成热电臂结构；

所述激光为红外激光，所述红外激光的波长为808-1064nm；

(4)沉积绝缘层

在所述图案化样品的表面旋涂绝缘涂料，之后通过紫外曝光实现绝缘层图案化；

(5)喷涂上电极

在步骤(4)得到的样品上喷涂图案化电极，即得所述薄膜热电器件。

2.根据权利要求1所述的薄膜热电器件的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述激光烧蚀的具体操作为：脉宽为600ps到4ns，设置激光密度在1.31mJ cm^-2到4.11mJ cm^-2之间，对样品进行5-10次线间距5-10μm、速度为200-400mm s^-1的面扫。

3.根据权利要求1所述的薄膜热电器件的制备方法，其特征在于，进行所述激光烧蚀时，先将样品与印有相应图案的光学掩模板固定并对准，再置于短脉冲激光器下进行激光烧蚀，所述样品与所述光学掩模板之间的空隙为200-400μm。

4.根据权利要求1所述的薄膜热电器件的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用磁控溅射工艺进行所述Cu膜、Ni膜和Au膜的沉积；沉积所述Cu膜、Ni膜和Au膜后，所述下电极的方阻阻值为6-10mΩ/□。

5.根据权利要求1所述的薄膜热电器件的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用磁控溅射工艺进行所述n型热电材料和p型热电材料的沉积，所述n型热电材料为Bi₂Te₃、Bi₂Te_2.7Se_0.5中的任意一种；所述p型热电材料为Sb₂Te₃、Bi_0.5Sb_1.5Te₃中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的薄膜热电器件的制备方法，其特征在于，所述n型热电材料和p型热电材料的沉积温度均在200℃到400℃之间，沉积功率在15W到25W之间，且根据热电材料不同进行不同功率的Te靶共溅射。

7.根据权利要求1所述的薄膜热电器件的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述绝缘层为阻焊绿油，所述绝缘层的厚度为25到30μm。

8.根据权利要求1-7任一项所述方法制得的薄膜热电器件，其特征在于，所述薄膜热电器件中，由上电极、P/N型两种热电材料以及下电极构成的单个热电对呈“之”字型分布，所述热电对集成密度为200到400对每cm²。