НИЗКОРАЗМЕРНЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИКИ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ТРАВЛЕНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

1. Термоэлектрическое устройство, содержащее
a) первую теплопроводную подложку с размещенным на ней первым структурированным электродом;
b) вторую теплопроводную подложку с размещенным на ней вторым структурированным электродом, причем первая и вторая теплопроводные подложки выполнены таким образом, что первый и второй структурированные электроды соединены с образованием непрерывной электрической цепи;
c) множество термоэлектрических элементов, расположенных между первым и вторым структурированными электродами, причем термоэлектрические элементы содержат множество наноструктур, и при этом наноструктуры сформированы электрохимическим травлением легированного полупроводникового материала; и
d) соединительный материал, размещенный между множеством термоэлектрических элементов и по меньшей мере одним из первого и второго структурированных электродов.
2. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором первая и вторая теплопроводные подложки содержат электроизолирующую керамику нитрида алюминия или электроизолирующий материал карбид кремния.
3. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором полупроводниковый материал, из которого сформированы наноструктуры, является термоэлектрическим материалом, преимущественно выбранным из группы, состоящей из сплавов на основе кремния-германия; сплавов на основе сурьмы-висмута; сплавов на основе теллурида свинца; сплавов на основе теллурида висмута; полупроводников III-V, IV, V, IV-VI и II-VI; и их комбинаций в виде тройных и четверных сплавов.
4. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором полупроводниковый материал, из которого сформированы наноструктуры, является полупроводником групп III-V, выбранным из группы, состоящей из InP, InAs, InSb и их комбинаций.
5. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором множество наноструктур имеют морфологию, выбранную из группы, состоящей из дендритных морфологий, треугольных морфологий, вертикальных цилиндрических пор, наносетки и их комбинаций.
6. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором каждый из множества термоэлектрических элементов содержит либо материал p-типа, либо материал n-типа.
7. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором множество термоэлектрических элементов организованы в множество теплопередающих блоков, причем множество теплопередающих блоков электрически подключены между противоположными подложками.
8. Термоэлектрическое устройство по п.1, причем это устройство выполнено с возможностью генерации электроэнергии посредством, по существу, поддержания градиента температуры между первой и второй теплопроводными подложками.
9. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором введение электрического тока между первой и второй теплопроводными подложками обеспечивает возможность переноса тепла между первой и второй теплопроводными подложками за счет потока заряда между первой и второй теплопроводными подложками.
10. Термоэлектрическое устройство по п.1, в котором термоэлектрические элементы соединены электрически последовательно и термически параллельно.
11. Термоэлектрическое устройство по п.1, причем это устройство представляет собой неотъемлемую часть системы, выбранной из группы, состоящей из транспортного средства, источника питания, системы нагрева, системы охлаждения и их комбинаций.
12. Способ изготовления термоэлектрического устройства, включающий в себя этапы:
a) обеспечение первой теплопроводной подложки с размещенным на ней первым структурированным электродом;
b) обеспечение второй теплопроводной подложки с размещенным на ней вторым структурированным электродом;
c) создание множества термоэлектрических элементов, расположенных между первым и вторым структурированными электродами, причем термоэлектрические элементы содержат множество наноструктур, и при этом наноструктуры сформированы электрохимическим травлением легированного полупроводникового материала; и
d) размещение соединительного материала между множеством термоэлектрических элементов и первым и вторым структурированными электродами.
13. Способ по п.12, в котором первая и вторая теплопроводные подложки содержат электроизолирующую керамику нитрида алюминия или электроизолирующий материал карбид кремния.
14. Способ по п.12, в котором полупроводниковый материал, из которого формируют наноструктуры, является термоэлектрическим материалом, преимущественно выбранным из группы, состоящей из сплавов на основе кремния-германия; сплавов на основе сурьмы-висмута; сплавов на основе теллурида свинца; сплавов на основе теллурида висмута; полупроводников III-V, IV, V, IV-VI и II-VI; и их комбинаций в виде тройных и четверных сплавов.
15. Способ по п.12, в котором полупроводниковый материал, из которого формируют наноструктуры, является полупроводником групп III-V, выбранным из группы, состоящей из InP, InAs, InSb и их комбинаций.
16. Способ по п.12, в котором наноструктуры имеют морфологию, выбранную из группы, состоящей из дендритных морфологий, треугольных морфологий, вертикальных цилиндрических пор, наносетки и их комбинаций.
17. Способ по п.12, в котором каждый из множества термоэлектрических элементов содержит либо материал p-типа, либо материал n-типа.
18. Система, содержащая
a) источник тепла;
b) теплоотвод; и
c) термоэлектрическое устройство, подключенное между источником тепла и теплоотводом и выполненное с возможностью обеспечения охлаждения или генерации электроэнергии, причем это устройство содержит
i) первую теплопроводную подложку с размещенным на ней первым структурированным электродом;
ii) вторую теплопроводную подложку с размещенным на ней вторым структурированным электродом, причем первая и вторая теплопроводные подложки выполнены таким образом, что первый и второй структурированные электроды соединены так, чтобы образовать электрически непрерывную цепь;
iii) множество термоэлектрических элементов, расположенных между первым и вторым структурированными электродами, причем термоэлектрические элементы содержат множество наноструктур, и при этом наноструктуры сформированы электрохимическим травлением легированного полупроводникового материала; и
iv) соединительный материал, размещенный между множеством термоэлектрических элементов и по меньшей мере одним из первого и второго структурированных электродов.
19. Система по п.18, в которой первая и вторая теплопроводные подложки содержат электроизолирующую керамику нитрида алюминия или электроизолирующий материал карбид кремния.
20. Система по п.18, в которой полупроводниковый материал, из которого сформированы наноструктуры, является термоэлектрическим материалом, преимущественно выбранным из группы, состоящей из сплавов на основе кремния-германия; сплавов на основе сурьмы-висмута; сплавов на основе теллурида свинца; сплавов на основе теллурида висмута; полупроводников III-V, IV, V, IV-VI и II-VI; и их тройных и четверных комбинаций.
21. Система по п.18, в которой множество наноструктур имеют морфологию, выбранную из группы, состоящей из дендритных морфологий, треугольных морфологий, вертикальных цилиндрических пор, наносетки и их комбинаций.
22. Система по п.18, в которой каждый из множества термоэлектрических элементов содержит либо материал p-типа, либо материал n-типа.