[发明专利]一种热电材料碲化铋表面微孔道调节方法及表面镀镍的方法

说明书

本发明提供一种碲化铋基母材电镀前表面处理工艺，先对碲化铋进行表面除油处理，然后制备铋基Bi‑UN‑901有机配合物母液，选择原位生长方式在碲化铋基体上生长出一层铋基金属有机框架膜（Bi‑MOF），最后进入镀镍工序，采用本发明公开的碲化铋基母材电镀前表面处理工艺，可以充分利用Bi‑MOF的高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调、拓扑结构多样性及可裁剪性等优点，从而使得到的镍镀层表面平整、结构致密、孔隙率低、与基体结合力强，满足电镀工艺各项指标要求，使得碲化铋在半导体制冷器中工作可靠，保证制冷器工作稳定、使用寿命长、性能稳定。

技术领域

本发明属于半导体器件设计制造领域，具体涉及一种热电材料碲化铋表面微孔道调节方法及表面镀镍的方法。

背景技术

半导体热电材料能够实现电能与热能的转换，其制备的半导体制冷器件主要应用与电子器件的精确降温控温、温差发电、工业余热发电等领域。

半导体制冷器件封装过程中，利用焊接或键合的方法将半导体碲化铋基热电材料与金属化陶瓷基板进行连接，为防止焊料或陶瓷基板金属化原子向碲化铋母材扩散，影响碲化铋热电性能和连接界面(接头)在高温服役的可靠性。因此，常使用电镀的方法在碲化铋表面制备镍扩散阻隔层。

在碲化铋基母材制备镍扩散阻隔层之前需要对碲化铋基母材进行表面微孔道处理，不同微孔道调节处理方法得到的碲化铋基母材与镍扩散阻隔层之间的结合力存在差异，然而结合力又是保证在半导体器件长期冷热工作下镍扩散阻隔层与碲化铋基母材牢牢结合不发生裂纹、脱落的重要影响因素。

因此，为了提高碲化铋基母材与镍扩散阻隔层结合力，保证半导体制冷器工作稳定、延长寿命，研发一种碲化铋表面微孔道调节方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高热电材料碲化铋基体与镍镀层之间结合强度,降低镀层与碲化铋表面应力残留的碲化铋表面微孔道调节方法及表面镀镍的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种热电材料碲化铋表面微孔道调节方法，包括以下步骤，

a.制备铋基有机金属骨架配合物母液

将Bi(NO₃)·5H₂O、三氟乙酸在二甲基甲酰胺溶液中混合，组成MOF金属盐溶液，将MOF金属盐溶液在100～150℃下加热1～1.5h，然后冷却到室温，在冷却后的MOF金属盐溶液中加入1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘和二甲基甲酰胺溶液，得到淡黄色溶液，将得到的淡黄色溶液超声处理10～20min，然后在100～150℃的烤箱中保温8～10h，得到黄色悬浮液，黄色悬浮液即为铋基有机金属骨架配合物母液，悬浮液中的黄色悬浮物含有Bi-NU-901金属有机框架拓扑结构；

b.在碲化铋基体上原位生长铋基金属有机框架膜

将经过除油处理后的碲化铋基体加热120～200℃，加热过程中将配好的有机金属骨架配合物母液滴加在碲化铋基体上，滴加的Bi-NU-901挥发，在配体中的Bi³⁺与碲化铋基体中的Bi³⁺、Te^2-分别形成Bi-Bi、Bi-Te化学键，然后超声除去未成键的配体，重复上述步骤，在碲化铋基体上生长出一层铋基金属有机框架膜，Bi-MOF膜中含有拓扑结构的有机骨架，有机骨架经过高温碳化后留下性质稳定的多孔隙泡沫状表面结构。

热电材料碲化铋表面微孔道调节方法，包括以下步骤，

a.制备铋基有机金属骨架配合物母液