專(zhuān)利名稱(chēng)：具有提高的熱電優(yōu)值的SiGe基質(zhì)納米復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于SiGe基質(zhì)的納米復(fù)合材料，其具有提高的熱電能量轉(zhuǎn)換能 力(thermoelectric energy conversion capacity)。
背景技術(shù)：
熱電材料是下述兩種類(lèi)型設(shè)備(devices)的構(gòu)建模塊(G. S. Nolas, J. Sharp和 H. J. Goldsmid, Thermoelectrics :Basic Principles and New Materials Developments, Springer (2006))1-熱電發(fā)生器，能夠?qū)崃鬓D(zhuǎn)換為可用的電能；和2-熱電制冷器，能夠僅通過(guò)使用電流來(lái)冷卻物體。這些設(shè)備在技術(shù)上非常有趣，因?yàn)樗鼈兪羌児虘B(tài)基礎(chǔ)的，這意味著它們沒(méi)有移動(dòng) 部件(moving parts)，它們沒(méi)有振動(dòng)、可靠、緊湊，并且是輕質(zhì)(light weight)的。這使得 它們對(duì)于例如航天或微電子應(yīng)用是理想的。然而，它們的效率遠(yuǎn)低于機(jī)械能轉(zhuǎn)換設(shè)備。這 限制了其在許多常規(guī)領(lǐng)域的應(yīng)用，例如常用的廚房用冰箱。成為熱電設(shè)備一部分材料的能力的直接測(cè)量是通過(guò)其無(wú)量綱熱電優(yōu)值(figure of merit) ZT來(lái)給出，ZT被定義為T(mén)oS2/κ，其中T是溫度，σ是電導(dǎo)率，S是kebeck系 數(shù)，并且 κ 是材料的導(dǎo)熱性(G. S. Nolas, J. Sharp 和 H. J. Goldsmid, Thermoelectrics Basic Principles and New Materials Developments, Springer (2006))。熱電制冷禾口 發(fā)電的性能可被已知材料的低ZT所阻礙。目前，最好的塊體熱電材料具有在室溫下大 約1的ZT值。在如下兩個(gè)刊物中納米結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)呈現(xiàn)出較高的室溫ZT(大約2)的 跡象Venkatasubramanian, R 等人，"Thin-film Thermoelectric. Devices with High Room-temperature Figures of Merit", Nature, Vol 413,11 Oct. 2001 pp.597-602 ； Τ.C.Harman, P.J.Taylor, M.P.Walsh, B.E.LaForge, Quantum Dot Superlattice Thermoelectric Materials and Devices, Science 297，pp. 2229 (2002)。熱電學(xué)研究的普 通且有前途的目的是制造一種具有室溫下大于3的ZT的材料。這種材料將使得熱電制冷 具有可與壓縮制冷(pressure based refrigeration)相媲美的效率，由此打開(kāi)工業(yè)用熱電 制冷的市場(chǎng)。熱電制冷的一個(gè)較小但非常重要的應(yīng)用是冷卻微電子中的熱點(diǎn)(hotspots)。 熱點(diǎn)是設(shè)備中散熱不夠迅速的區(qū)域，所以熱點(diǎn)的溫度變得過(guò)高，影響性能。這一問(wèn)題的 一個(gè)解決方法是通過(guò)集成(integrated)熱電制冷器件的方法來(lái)積極地將熱泵出該區(qū) 域(A. Shakouri, Nanoscale Thermal Transport and Microrefrigerators on a Chip, Proceedings of IEEE, 94,1613 (2006)) Shakouri A.已經(jīng)使用芯片上的 SiGe 合金系基微 型制冷器實(shí)驗(yàn)研究了該問(wèn)題(Proceeding of the IEEE, vol. 94, n° 8，2006，1613-1638)。當(dāng)嘗試使集成微型制冷器(microrefrigerators)適用于冷卻電子熱點(diǎn) (electronic hotspot)及相關(guān)應(yīng)用時(shí)，存在幾個(gè)問(wèn)題。首先，制冷器應(yīng)當(dāng)單片集成在系統(tǒng) 中，以便熱量能夠良好地從熱點(diǎn)流到制冷器，并且減小熱點(diǎn)和制冷器之間的寄生界面熱阻(parasitic interface thermal resistances)。在目前的硅基工業(yè)中，這會(huì)將可用材料限 制為僅與硅技術(shù)兼容的那些材料。已知的熱電材料例如Bi2I^3、或III-V族半導(dǎo)體不適用于集成。用于制冷器的顯而 易見(jiàn)的材料選擇是SiGe合金。然而，Shakouri研究組(Shakouri' s group) (A. Shakouri, Nanoscale Thermal Transport and Microrefrigerators on a Chip, Proceedings of IEEE, 94,1613 (2006))顯示，SiGe對(duì)于大多數(shù)熱點(diǎn)冷卻應(yīng)用而言效率不足，因?yàn)槭覝豘T僅 為大于0. 1。并且通過(guò)建模(modeling)進(jìn)一步顯示，如果有人能夠?qū)iGe合金在室溫下的 ZT增加至0. 5，那么在微型制冷器中可能的最大冷卻將會(huì)從4K增加至至少15K，甚至增加至 25K，如果ZT的增加是由于功率因數(shù)增加造成的話(huà)。根據(jù)Siakouri，15度的冷卻可使得微 型制冷器對(duì)于熱點(diǎn)非常有用G仍然不足)，并且開(kāi)發(fā)具有室溫下大約0. 5的ZT的SiGe基 材料代表了微電子領(lǐng)域中的革命。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明意圖解決的問(wèn)題是尋找一種MGe基材料(SiGe based material)，其 可單片集成為硅基技術(shù)、具有室溫下大于0.5的ZT、適用于芯片上微型制冷器的應(yīng)用。一種增加材料的ZT的策略是使材料中包含納米顆粒(具有從1至幾十納米范圍 內(nèi)的尺寸的顆粒)，從而形成“納米復(fù)合材料”。包埋材料已知作為“基質(zhì)”，并且納米顆粒 被稱(chēng)為“填料”。Shakouri和共同研究者成功地使用了這種方法并使用ErAs納米顆粒作 為填料增加了 InGaAs 合金的 ZT(Kim，W.，Zide, J.，Gossard, A.，Klenov, D.，Stemmer, S.， Shakouri, A 禾口 Majumdar, A. ,"Thermal conductivity reduction and thermoelectric figure of merit increase by embedding nanoparticles in crystalline semiconductors, "Phys. Rev. Lett. 96，045901 (2006))。對(duì)于導(dǎo)致增加 ZT 的上述方法，納米 顆粒良好地混入基質(zhì)中而沒(méi)有產(chǎn)生將會(huì)對(duì)電導(dǎo)率有不利影響且會(huì)降低ZT的缺陷或錯(cuò)位似 乎是至關(guān)重要的(A. Shakouri, Nanoscale Thermal Transport and Microrefrigerators on a Chip, Proceedings of IEEE，94，1613 (2006))。但是即使其填滿(mǎn)了，也不能保證納米 復(fù)合材料的ZT將會(huì)高于初始基質(zhì)的ZT。僅嵌入納米顆粒是不夠的其大小、組成和濃度必 須使其對(duì)導(dǎo)熱性、電導(dǎo)率、和kebeck系數(shù)的影響可有效地增加ZT。US-2006/0102224公開(kāi)了由其中分散納米顆粒的夾雜物所制成的納米結(jié)構(gòu)材料， 其中基質(zhì)和納米顆粒的組成不同并且都是基于Ge和/或Si。然而，試驗(yàn)結(jié)果并沒(méi)有顯示出SiGe納米結(jié)構(gòu)材料有任何ZT的提高(A. Shakouri, Proceedings of the IEEE，94，1613，2006)。本發(fā)明通過(guò)提供一種包含SiGe基質(zhì)的新材料解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，所述基質(zhì) 具有硅化物納米顆粒和/或鍺化物納米夾雜物，例如分散在其中的納米顆粒。Chen H. C.等人(Thin Solid Films，461，2004，44-47)公開(kāi)了 一種由 Si/ Sia8Gea2(OOl)襯底(substrate)所制成的材料，所述底物具有在其表面上生長(zhǎng)的外延 (epitaxial) β -FeSi2 納米點(diǎn)。Wu W. W.等人(Applied Physics Letters, 83 (9), 2003,1836-1838)公開(kāi)了一種由 在(OOl)Si基質(zhì)上Sia7Gea3所制成的材料，所述基質(zhì)具有生長(zhǎng)于其上的NiSi量子點(diǎn)陣列。然而，這些材料僅包含硅化物納米顆粒的表層。
本發(fā)明解決如下問(wèn)題尋找一種能與Si技術(shù)兼容的材料，用于微電子中集成熱電 能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。它解決了如下問(wèn)題尋找一種適用于熱電微型制冷器的材料，其能夠 冷卻至少15K，并由此優(yōu)于迄今所顯示的4K。它也解決了如下問(wèn)題增加一般意義上的SiGe 基材料的優(yōu)值(figure of merit)。本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)是提供一種納米復(fù)合材料，其包含SiGe基質(zhì)和分散于所述 基質(zhì)中的大量納米夾雜物。所述基質(zhì)是基于可通過(guò)如下通式所示的SiGe合金SixGe(1_x)其中，χ是嚴(yán)格包含在0和1之間的數(shù)0<x< 1，優(yōu)選的是0.3彡χ彡0.8，并且 更優(yōu)選的是0.4彡0.7。用于此處的術(shù)語(yǔ)“納米夾雜物”通常是指材料部分(material portions)例如納米 顆粒，其尺寸等于或優(yōu)選低于約lOOnm。例如，它們是指平均截面直徑在約Inm至約IOOnm 范圍內(nèi)或者在約3nm至約30nm范圍內(nèi)的納米顆粒。納米級(jí)夾雜物可能是隨機(jī)地分布在復(fù)合材料中?；蛘呒{米級(jí)夾雜物可能是根據(jù)圖 案分布的。優(yōu)選的是，納米夾雜物是納米顆粒，這意味著其形狀或多或少是規(guī)整的，并且能夠 被描述為球形、卵形、扁平球形(flattened sphere)、扁平卵形(flattened ovoid)、或棒 狀。本發(fā)明的納米復(fù)合材料能夠通過(guò)納米顆粒的半徑r(顆粒最大直徑的一半)以及 Vf(基質(zhì)內(nèi)納米夾雜物的體積分?jǐn)?shù))來(lái)表征。更確切地說(shuō)，Vf是納米夾雜物相對(duì)于SiGe基質(zhì)體積的體積比。r和Vf的限制如

圖1中所說(shuō)明，優(yōu)選區(qū)域被虛線(xiàn)內(nèi)的點(diǎn)所限定。Vf的體積分?jǐn)?shù)優(yōu)選被包括在如下限制內(nèi)0.1%≤Vf ≤ 10%可以采用不同種類(lèi)的材料來(lái)形成納米夾雜物。以一般的方法，它們可以被定義為 選自如下化合物的硅化物或鍺化物過(guò)渡金屬、鑭系元素和錒系元素。術(shù)語(yǔ)“過(guò)渡金屬”定義為周期表的3至12族的原子。它們是40個(gè)化學(xué)元素，化學(xué) 元素21至30號(hào)、39至48號(hào)、71至80號(hào)、以及103和112號(hào)。術(shù)語(yǔ)“鑭系元素”是指15個(gè)元素，元素57至71號(hào)。術(shù)語(yǔ)“錒系元素”是指15個(gè)元素，元素89至103號(hào)。由于納米顆粒的能帶邊緣偏移(band edge offset)相對(duì)于基質(zhì)的能帶邊緣偏移 是正的，所以選自由過(guò)渡金屬、鑭系元素和錒系元素所組成的組的優(yōu)選化合物是半導(dǎo)體。那些化合物的硅化物和/或鍺化物是對(duì)應(yīng)于通式(I)的物質(zhì)SinGemAp(I)其中A是選自過(guò)渡金屬、鑭系元素和錒系元素的化合物，n、m、ρ是整數(shù)。η≥0、m≥0、p > 0，η和m不能同時(shí)為0。當(dāng)m = 0時(shí)，通式(I)的分子被稱(chēng)為硅化物并且對(duì)應(yīng)于如下通式，SinAp
(II)其中，η和ρ都是嚴(yán)格的正整數(shù)。這是本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方式
之一。優(yōu)選的硅化物是，其中A 選自如下組Mg、Ti、V、Ni、Mo、Er、Yb、W、Fe、Cr、Co、Mn、 Ru, Os, Ir，并且更優(yōu)選A是選自如下組Ir、Ru、Fe、Ni、W、Co。納米夾雜物材料優(yōu)選的是選自下組I\te2Si、TiSi2、VSi2、NiSi2、MoSi2、ErSi2、YbSi2、 WSi2> β -FeSi2、CrSi2、MnSi2、RuSi3、0sSi2、Ir3Si5、0s2Si3、OsSi。此外，基質(zhì)和納米夾雜物材料中的一個(gè)或兩者可以摻雜有摻雜物如N型摻雜物或 P型摻雜物。當(dāng)摻雜物包含于這些材料中的一個(gè)或兩者時(shí)，其相對(duì)于基質(zhì)或納米夾雜物的含 量?jī)?yōu)選為低于(重量/重量)。例如，硼可用作P型摻雜物，并且磷可用作N型摻雜?；|(zhì)中納米夾雜物的存在導(dǎo)致了一種納米復(fù)合材料，所述材料呈現(xiàn)出的導(dǎo)熱性與 由基質(zhì)材料所制成的均質(zhì)合金相比下降至少2倍，如在2至10范圍內(nèi)的倍數(shù)，優(yōu)選超過(guò)5 倍。此外，本發(fā)明的納米復(fù)合材料呈現(xiàn)出的熱電優(yōu)值在室溫下超過(guò)或等于0. 5。根據(jù)本 發(fā)明教導(dǎo)的納米復(fù)合電熱材料優(yōu)選呈現(xiàn)出提高的熱電優(yōu)值(Z)，所述熱電優(yōu)值(Z)定義如 下
^ Ξ2σZ=-
k其中，系數(shù)，σ是復(fù)合材料的電導(dǎo)率，并且k是其導(dǎo)熱性。優(yōu)值Z具 有開(kāi)爾文倒數(shù)的單位(units of inverse Kelvin)。在許多情況下，采用由Z和平均設(shè)備 溫度(T)的乘積所獲得的無(wú)量綱熱電優(yōu)值(ZT)。根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的納米復(fù)合材料顯示出 能夠在室溫下大于0. 5的熱電優(yōu)值(ZT)。因?yàn)閴K體SiGe的ZT隨溫度增加，ZT在1200K到 達(dá)1。因此，由于其較低的導(dǎo)熱性，本發(fā)明的硅化物SiGe納米復(fù)合材料可以在高溫如大約 1200K 下到達(dá) ZT = 2。本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)是納米復(fù)合材料具有非常接近于基質(zhì)材料的電導(dǎo)率(O)。納米 復(fù)合材料的kebeck系數(shù)S超過(guò)或等于基質(zhì)材料。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種制造根據(jù)本發(fā)明的納米復(fù)合材料的方法，其中所述 方法包含在襯底上生長(zhǎng)緩沖層、以及在緩沖層上生長(zhǎng)納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。有利的是，所述襯底是硅襯底。所述緩沖層目的在于使得硅襯底的網(wǎng)格參數(shù)(mesh parameter)適合納米復(fù)合材 料的網(wǎng)格參數(shù)，從而降低應(yīng)力。根據(jù)第一優(yōu)選變體，緩沖層可以是連續(xù)的，并且通過(guò)可調(diào)控 地改性SiGe組合物，使緩沖層具有從Si至SiGe的網(wǎng)格參數(shù)梯度。根據(jù)第二優(yōu)選變體，緩 沖層可以由具有SiGe組合物的多層材料制成，所述組合物從硅層發(fā)展至納米復(fù)合材料。根據(jù)上述情況，納米夾雜物具有晶體結(jié)構(gòu)或者固溶體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選晶體結(jié)構(gòu)。根據(jù)第一優(yōu)選變體，所述方法優(yōu)選包括通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)來(lái)生長(zhǎng)納米復(fù)合 結(jié)構(gòu)。樣品使用CVD技術(shù)在硅襯底上生長(zhǎng)。本發(fā)明的納米復(fù)合材料通過(guò)如下方法生長(zhǎng)在SixGe(1_x)基質(zhì)的生長(zhǎng)期間以對(duì)應(yīng)于 預(yù)期原子分?jǐn)?shù)的所選生長(zhǎng)速率來(lái)共沉積(co-d印ositing) SinGemAp。
當(dāng)預(yù)期是圖案結(jié)構(gòu)時(shí)，SinGefflAp層和SixGe(1_x)層的交替生長(zhǎng)與合適的層間距相結(jié)合。優(yōu)選的是，本發(fā)明的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)法生長(zhǎng)。在CVD工藝 中，硅襯底暴露于一種以上揮發(fā)性前體，在襯底表面上反應(yīng)并/或分解，從而產(chǎn)生預(yù)期的沉 淀。所述CVD法更適合用于納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。用于Si和Ge的合適的前體是硅烷、二氯硅烷、GeH4。金屬源(metals sources)通常是這些金屬的氯化物或氟化物，如RuF6、WF6, MoCl5O對(duì)于隨機(jī)分布型納米復(fù)合材料，生長(zhǎng)速率選擇得對(duì)應(yīng)于預(yù)期的原子分?jǐn)?shù)。當(dāng)期望 是圖案結(jié)構(gòu)時(shí)，SinGemAp層和SixGe(1_x)層的交替生長(zhǎng)與合適的層間距相結(jié)合?？刂七x自如下的工藝參數(shù)從而獲得納米顆粒尺寸和體積分?jǐn)?shù)在那些參數(shù)中，一 個(gè)參數(shù)可以是溫度、時(shí)間、表面活性劑的使用，如PH3、B2H6。根據(jù)另一變體，對(duì)于本發(fā)明的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的優(yōu)選方法是分子束外延(MBE)。由于納米夾雜物可良好地混入基質(zhì)而沒(méi)有產(chǎn)生缺陷或錯(cuò)位的因素，本發(fā)明的納米 復(fù)合材料具有提高的熱電優(yōu)值ZT、以及可以與SiGE合金相媲美或高于SiGE合金的功率因數(shù)。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括至少一層本發(fā)明納米復(fù)合材料的電子元件。
有利的是，這樣的電子元件選自熱電發(fā)生器和熱電制冷器。有利的是，本發(fā)明的熱電納米復(fù)合材料在制冷和發(fā)電中找到了的用途。例如，它們 可以在微電子和光子器件(photonic devices)的熱管理中使用。它們也能夠被用作熱電 發(fā)生器，所述熱電發(fā)生器用于以高效率由熱能向電能的直接轉(zhuǎn)換。例如，圖2描述了形成作 為熱電元件的配件的熱電制冷器(1)，所述熱電制冷器⑴由模塊例如⑵和⑶組成。所 述元件是以串聯(lián)方式進(jìn)行電連接的(但是，它們也可以并聯(lián)或者串聯(lián)和并聯(lián)組合，連接的 類(lèi)型取決于需要和電源)，電流可選地流過(guò)P型和N型引腳(leg)。所述引腳由本發(fā)明的納 米復(fù)合材料形成。設(shè)備的引腳(2)和(3)通過(guò)導(dǎo)電橋(electricallyconductive bridges) (4)以 級(jí)聯(lián)方式(cascading fashion)鄰接引腳。電流的應(yīng)用引起熱量從熱電制冷器的一側(cè)轉(zhuǎn)移 到另一側(cè)，由此降低一側(cè)的溫度，同時(shí)增加相對(duì)側(cè)的溫度。
具體實(shí)施例方式實(shí)驗(yàn)部分所述工藝分為提供SiGe層和其表面上MoSi硅化物打點(diǎn)的兩個(gè)連續(xù)步驟。然后， 將這兩個(gè)連續(xù)步驟重復(fù)數(shù)次，從而形成具有MoSi夾雜物的SiGe納米復(fù)合材料。第一連續(xù)步驟SiGe納米復(fù)合層通過(guò)減壓化學(xué)氣相沉積(RP-CVD)來(lái)生長(zhǎng)。該沉淀技術(shù)已經(jīng)在文 獻(xiàn)中使用從而實(shí)現(xiàn)超晶格(Venkatasubramanian, R.等人，Nature, Vol 413，11 Oct. 2001 pp. 597-602 ；A. Shakouri, Proceedings of IEEE, 94,1613(2006) ；Kim, W.等人，Wiys. Rev. Lett. 96，045901 (2006))。CVD可提供高質(zhì)量層并且使原位摻雜的應(yīng)用變得可能。生長(zhǎng)壓力一般為10托。H2載氣的氣流設(shè)定在每分鐘大約10和15標(biāo)準(zhǔn)升之間的固定值。純硅 烷(SiH4)被用作硅源(source of Si)，并且在H2中稀釋到10%的鍺烷(GeH4)作為鍺源 (source of Ge)。摻雜源(Doping sources)分別是在H2中稀釋至1 %的呈P型和N型的 二硼烷( )和磷化氫。第二連續(xù)步驟硅化鉬納米夾雜物通過(guò)注入2至3SCCm的MoCl5前體來(lái)生長(zhǎng)。MoCl5粉末在設(shè)定為150°C的專(zhuān)用汽化室中汽化。然后將蒸汽引入到具有N2載氣 的腔室(chamber)內(nèi)。然后，MoCl5前體在1000°C下在H2載氣流中在SiGe表面上化學(xué)分 解，并且SiH4被用作用于MoSi形成的硅源。在幾秒后(在層聚結(jié)(coalescence)之前)， 停止 MoCl5 和 SiH40在用于形成氣體的H2下的硅化物的形成是在1000°C下相同的CVD室中進(jìn)行的。在硅化物之后，形成SiGe沉積的新步驟。新的SiGe層包裹住MoSi納米點(diǎn)。這些工藝步驟可以重復(fù)2至100次。隨著該連續(xù)操作，我們制造了包含100層IOnm的具有ZT = 0. 5至300K的SiGe/ MoSi2 (作為溫度的函數(shù))。
權(quán)利要求
1.含有SiGe基質(zhì)的納米復(fù)合材料，所述基質(zhì)中分散有硅化物和/或鍺化物納米夾雜物。
2.如權(quán)利要求1所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述納米夾雜物是由對(duì)應(yīng)于通式 (I)的材料制成SinGemAp(I)其中A是選自過(guò)渡金屬、鑭系元素和錒系元素的化合物，n、m、ρ是整數(shù)，η彡O、m彡O、ρ > 0，η和m不能同時(shí)為0。
3.如權(quán)利要求1或2所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述基質(zhì)是基于可以通過(guò)如下 通式描述的SiGe合金SixGe (1_x)其中，χ是嚴(yán)格包含在0和1之間的數(shù)0 < χ < 1。
4.如權(quán)利要求3所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，0.3 < χ < 0. 8，優(yōu)選 0. 4 彡 χ 彡 0. 7。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述納米夾雜物是納 米顆粒。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述納米顆粒具有等 于或小于IOOnm的尺寸，優(yōu)選Inm至lOOnm。
7.如權(quán)利要求5或6所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，相對(duì)于SiGe基質(zhì)體積的納米 夾雜物的體積比Vf包括在如下限制內(nèi)0. Vf ^ 10%。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述納米夾雜物由硅 化物制成，并且對(duì)應(yīng)于如下通式SinAp(II)其中，η和P都是嚴(yán)格的正整數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，A選自下組Mg、Ti、V、Ni、Mo、Er、 Yb、W、Fe、Cr、Co、Mn、Ru、Os、Ir,更優(yōu)選 A 是選自下組Ir、Ru、Fe、Ni、W、Co。
10.如權(quán)利要求8或9所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述納米夾雜物材料選自如 下:Mg2Si λ Ti Si2 λ VSi2 λ Ni Si2 λ MoSi2 λ ErSi2 λ YbSi2 λ WSi2 λ β -FeSi2、CrSi2、MnSi2、RuSi3、OsSi2、 Ir3Si5、Os2Si3、OsSi 0
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述材料呈現(xiàn)出的 導(dǎo)熱性與由基質(zhì)材料所制成的均質(zhì)合金相比下降至少2倍，優(yōu)選下降超過(guò)5倍。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料，其特征在于，所述材料在室溫下 呈現(xiàn)出的熱電優(yōu)值(ZT)超過(guò)或等于0.5。
13.制造如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料的方法，所述方法包括在 襯底上生長(zhǎng)緩沖層；以及通過(guò)選自分子束外延和化學(xué)氣相沉積的方法在緩沖層上生長(zhǎng)納米 復(fù)合結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述襯底是硅襯底。
15.電子元件，其包括至少一層根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料的層。
16.如權(quán)利要求15所述的電子元件，其特征在于，所述元件選自如下熱電發(fā)生器和熱 電制冷器。
全文摘要
包含SiGe基質(zhì)的納米復(fù)合材料，所述基質(zhì)中有分散的硅化物和/或鍺化物納米夾雜物，所述納米復(fù)合材料具有提高的熱電能量轉(zhuǎn)換能力。
文檔編號(hào)C23C16/22GK102149845SQ200880131123
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者小林信彥, 納塔利·明戈·比斯克特, 阿里·沙科里, 馬克·普利索尼耶 申請(qǐng)人:法國(guó)原子能與替代能源委員會(huì)