НАНОСТРУКТУРЫ С ВЫСОКИМИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

3
1. Одномерная (1D) или двумерная (2D) наноструктура, содержащая шероховатую поверхность, где наноструктура содержит полупроводник, необязательно легированный, при условии, что наноструктура не является кремниевой нанопроволокой, полученной путем погружения очищенных кремниевых подложек p-типа с ориентацией (111) в водный раствор HF/AgNO на 20 мин при 50°С.
2
3
2. Наноструктура по п.1, отличающаяся тем, что полупроводник содержит элементы Si, Ge, соединения GaAs, CdSe, GaN, AlN, BiTe, ZnO, и т.п. или их комбинацию и необязательно легирован пятивалентным элементом или трехвалентным элементом.
3. Наноструктура по п.2, отличающаяся тем, что полупроводник содержит Si, Ge, или их комбинацию.
4. Наноструктура по п.1, отличающаяся тем, что наноструктура является 1D-наноструктурой.
5. Наноструктура по п.4, отличающаяся тем, что 1D-наноструктура является нанопроволокой.
6. Наноструктура по п.1, отличающаяся тем, что наноструктура является 2D-наноструктурой.
7. Устройство, содержащее одну или более одномерных (1D) или двумерных (2D) наноструктур, содержащих шероховатую поверхность, где каждая наноструктура содержит полупроводник, необязательно легированный, и каждая наноструктура контактирует с первым электродом и со вторым электродом.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что первый электрод содержит первый светонепроницаемый материал, а второй электрод содержит второй светонепроницаемый материал, причем первый и второй светонепроницаемые материалы являются одним и тем же материалом или разными материалами.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что первый электрод и второй электрод электрически связаны один с другим.
10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что при наличии разности температур между первым электродом и вторым электродом вырабатывается электрический ток, протекающий через наноструктуру.
11. Способ вырабатывания электрического тока, содержащий:
(a) создание устройства по п.10 и
(b) повышение температуры первого электрода, при котором вырабатывается электрический ток, протекающий от первого электрода к наноструктуре и через наноструктуру - ко второму электроду.
12. Устройство, содержащее:
(a) первый электрод;
(b) второй электрод;
(c) третий электрод;
(d) первое множество одномерных (1D) или двумерных (2D) наноструктур, содержащих шероховатую поверхность, где каждая наноструктура содержит полупроводник, необязательно легированный; и
(e) второе множество 1D- или 2D-наноструктур, содержащих шероховатую поверхность, где каждая наноструктура содержит полупроводник, необязательно легированный,
причем первое множество наноструктур контактирует с первым электродом и с третьим электродом, второе множество наноструктур контактирует с первым электродом и со вторым электродом, а второй электрод электрически связан с третьим электродом, так что когда первый электрод имеет более высокую температуру, чем второй электрод, вырабатывается электрический ток, протекающий от второго электрода ко второму множеству наноструктур, через второе множество наноструктур - к первому электроду, через первый электрод - к первому множеству наноструктур и через первое множество наноструктур - к третьему электроду.
13. Термоэлектрический генератор, содержащий устройство по п.12.
14. Термоэлектрический охладитель, содержащий устройство по п.12.
15. Способ вырабатывания электрического тока, содержащий:
(a) создание устройства по п.12 и
(b) повышение температуры первого электрода, при котором вырабатывается электрический ток, протекающий от второго электрода ко второму множеству наноструктур, через второе множество наноструктур - к первому электроду, через первый электрод - к первому множеству наноструктур и через первое множество наноструктур - к третьему электроду.
16. Способ снижения температуры на участке, содержащий:
(a) создание устройства по п.12, в котором электрическая мощность передается между вторым и третьим электродами, а первый электрод находится на или вблизи участка; и
(b) обеспечение протекания электрического тока от второго электрода ко второму множеству наноструктур, через второе множество наноструктур - к первому электроду, через первый электрод - к первому множеству наноструктур и через первое множество наноструктур - к третьему электроду, так что температура на участке снижается.
17. Устройство, содержащее одну или более 1D-наноструктур по п.4, отличающееся тем, что 1D-наноструктура содержит первый конец и второй конец, причем первый конец контактирует с первым электродом, а второй конец контактирует со вторым электродом.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что 1D-наноструктура является нанопроволокой.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что первый электрод содержит первый светонепроницаемый материал, а второй электрод содержит второй светонепроницаемый материал, причем первый и второй светонепроницаемые материалы являются одним и тем же материалом или разными материалами.
20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что первый электрод и второй электрод электрически связаны один с другим.
21. Устройство по п.17, отличающееся тем, что при наличии разности температур между первым электродом и вторым электродом вырабатывается электрический ток, протекающий через 1D-наноструктуру.
22. Способ вырабатывания электрического тока, содержащий:
(a) создание устройства по п.21 и
(b) повышение температуры первого электрода, при котором вырабатывается электрический ток, протекающий от первого электрода к 1D-наноструктуре и через 1D-наноструктуру - ко второму электроду.
23. Устройство, содержащее:
(a) первый электрод;
(b) второй электрод;
(c) третий электрод;
(d) первое множество 1D-наноструктур, каждая из которых имеет удлиненную форму с первым концом и со вторым концом и шероховатую поверхность, где каждая 1D-наноструктура содержит полупроводник, легированный трехвалентным элементом; и
(e) второе множество 1D-наноструктур, каждая из которых имеет удлиненную форму с первым концом и со вторым концом и шероховатую поверхность, где каждая 1D-наноструктура содержит полупроводник, легированный пятивалентным элементом,
причем первый конец первого множества 1D-наноструктур контактирует с первым электродом, второй конец первого множества 1D-наноструктур контактирует с третьим электродом, первый конец второго множества 1D-наноструктур контактирует с первым электродом, второй конец второго множества 1D-наноструктур контактирует со вторым электродом, а второй электрод электрически связан с третьим электродом, так что когда первый электрод имеет более высокую температуру, чем второй электрод, вырабатывается электрический ток, протекающий от второго электрода ко второму множеству 1D-наноструктур, через второе множество 1D-наноструктур - к первому электроду, через первый электрод - к первому множеству 1D-наноструктур и через первое множество 1D-наноструктур - к третьему электроду.
24. Термоэлектрический генератор, содержащий устройство по п.23.
25. Термоэлектрический охладитель, содержащий устройство по п.23.
26. Способ вырабатывания электрического тока, содержащий:
(a) создание устройства по п.23 и
(b) повышение температуры первого электрода, при котором вырабатывается электрический ток, протекающий от второго электрода ко второму множеству 1D-наноструктур, через второе множество 1D-наноструктур - к первому электроду, через первый электрод - к первому множеству 1D-наноструктур и через первое 1D-множество наноструктур - к третьему электроду.
27. Способ снижения температуры на участке, содержащий:
(a) создание устройства по п.23, в котором электрическая мощность передается между вторым и третьим электродами, а первый электрод находится на или вблизи участка; и
(b) обеспечение протекания электрического тока от второго электрода ко второму множеству 1D-наноструктур, через второе множество 1D-наноструктур - к первому электроду, через первый электрод - к первому множеству 1D-наноструктур и через первое множество 1D-наноструктур - к третьему электроду, так что температура на участке снижается.
28. Устройство для термоэлектрического преобразования, содержащее:
(a) первый электрод;
(b) второй электрод и
(c) одну или более наноструктур, размещенных между первым электродом и вторым электродом, где каждая из одной или более наноструктур включает в себя один или более полупроводниковых материалов; причем
каждая из одной или более наноструктур контактирует с первым электродом и со вторым электродом и каждая из одной или более наноструктур включает в себя поверхность, средняя шероховатость которой варьируется от 1 до 5 нм.
29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что каждая из одной или более наноструктур является 1D-наноструктурой.
30. Устройство по п.28, отличающееся тем, что 1D-наноструктура является нанопроволокой.
31. Устройство по п.28, отличающееся тем, что каждая из одной или более наноструктур является 2D-наноструктурой.
2
3
32. Устройство по п.28, отличающееся тем, что один или более полупроводниковых материалов включает в себя, по меньшей мере, один элемент или соединение, выбранное из группы, состоящей из Si, Ge, GaAs, CdSe, GaN, AlN, BiTe и ZnO.
33. Устройство по п.28, отличающееся тем, что один или более полупроводниковых материалов включает в себя, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Si и Ge,
34. Устройство по п.28, отличающееся тем, что один или более полупроводниковых материалов легированы пятивалентными элементами или трехвалентными элементами.
35. Устройство по п.28, отличающееся тем, что:
(a) первый электрод включает в себя первый светонепроницаемый материал;
(b) второй электрод включает в себя второй светонепроницаемый материал; и
(c) первый светонепроницаемый материал и второй светонепроницаемый материал являются одним и тем же материалом или разными материалами.
36. Устройство по п.28, отличающееся тем, что первый электрод и второй электрод электрически соединены один с другим через одну или более наноструктур.
37. Устройство по п.28, отличающееся тем, что предназначено для генерирования электрического тока.
38. Устройство по п.37, отличающееся тем, что дополнительно предназначено для генерирования электрического тока, протекающего между первым электродом и вторым электродом через одну или более наноструктур, если первый электрод и второй электрод имеют разные температуры.
39. Устройство по п.28, отличающееся тем, что предназначено для термоэлектрического охлаждения.
40. Устройство для термоэлектрического преобразования, содержащее:
(a) первый электрод;
(b) второй электрод;
(c) третий электрод;
(d) одну или более первых наноструктур, размещенных между первым электродом и вторым электродом, где каждая из одной или более первых наноструктур включает в себя один или более полупроводниковых материалов; и
(e) одну или более вторых наноструктур, размещенных между первым электродом и вторым электродом, где каждая из одной или более вторых наноструктур включает в себя один или более полупроводниковых материалов; причем
каждая из одной или более первых наноструктур контактирует с первым электродом и вторым электродом, каждая из одной или более вторых наноструктур контактирует со вторым электродом и с третьим электродом, каждая из одной или более первых наноструктур включает в себя первую поверхность, средняя шероховатость которой варьируется от 1 до 5 нм, и каждая из одной или более вторых наноструктур включает в себя вторую поверхность, средняя шероховатость которой варьируется от 1 до 5 нм.
41. Устройство по п.40, отличающееся тем, что первый электрод и третий электрод электрически соединены один с другим через одну или более первых наноструктур, второй электрод и одну или более вторых наноструктур.
42. Устройство по п.40, отличающееся тем, что предназначено для генерирования электрического тока.
43. Устройство по п.40, отличающееся тем, что дополнительно предназначено для генерирования электрического тока, протекающего между первым электродом и третьим электродом через одну или более первых наноструктур, второй электрод и одну или более вторых наноструктур, если второй электрод имеет температуру, отличную от температуры первого электрода и третьего электрода.
44. Устройство по п.40, отличающееся тем, что предназначено для термоэлектрического охлаждения.
45. Устройство по п.40, отличающееся тем, что:
(a) первый электрод включает в себя первый светонепроницаемый материал;
(b) второй электрод включает в себя второй светонепроницаемый материал; а
(c) первый светонепроницаемый материал и второй светонепроницаемый материал являются одним и тем же материалом или разными материалами.
46. Устройство для термоэлектрического преобразования, содержащее:
(a) первый электрод;
(b) второй электрод;
(c) третий электрод;
(d) одну или более наноструктур, размещенных между первым электродом и вторым электродом, где каждая из одной или более наноструктур включает в себя один или более полупроводниковых материалов; и
(e) одну или более термоэлектрических структур, размещенных между вторым электродом и третьим электродом, причем
каждая из одной или более наноструктур контактирует с первым электродом и со вторым электродом, каждая из одной или более термоэлектрических структур контактирует со вторым электродом и с третьим электродом, и каждая из одной или более наноструктур включает в себя поверхность, средняя шероховатость которой варьируется от 1 до 5 нм.
47. Устройство по п.46, отличающееся тем, что первый электрод и третий электрод электрически соединены один с другим через одну или более наноструктур, второй электрод и одну или более термоэлектрических структур.
48. Устройство по п.46, отличающееся тем, что предназначено для генерирования электрического тока.
49. Устройство по п.48, отличающееся тем, что дополнительно предназначено для генерирования электрического тока, протекающего между первым электродом и третьим электродом через одну или более наноструктур, второй электрод и одну или более термоэлектрических структур, если второй электрод имеет температуру, отличную от температуры первого электрода и третьего электрода.
50. Устройство по п.46, отличающееся тем, что предназначено для термоэлектрического охлаждения.
51. Устройство по п.46, отличающееся тем, что:
(a) первый электрод включает в себя первый светонепроницаемый материал;
(b) второй электрод включает в себя второй светонепроницаемый материал; а
(c) первый светонепроницаемый материал и второй светонепроницаемый материал являются одним и тем же материалом или разными материалами.