热电偶以及由多个热电偶级联构成的热电堆，是一种传统的非接触式热传感器，其基本原理是利用导体或半导体的Seebeck效应，将温度梯度转变为电压输出信号。热电堆器件未来的发展方向是采用更高性能的热电材料，与先进半导体技术紧密结合，进一步提高器件精度并小型化。基于石墨烯优良的、独特的热电学特性，石墨烯热电堆器件有比现有的硅热电堆器件具有更高灵敏度的潜力。随着工艺的进步，通过进一步减小介质上石墨烯的电阻率和复合结构的总厚度、甚至提高石墨烯Seebeck系数，石墨烯热电堆器件的灵敏度将有很大的提高空间。石墨烯热电堆同时具有使用简单、成本低、可靠性高、应用范围特别广泛的优点。 本项目重点围绕石墨烯材料的特点，充分发挥其材料的优势，研究开发相应的热电堆器件结构和制造技术，对石墨烯热电堆器件的工作原理、加工工艺和测试技术进行深入研究，并对其相关特性进行剖析，进一步发现和解决石墨烯热电堆器件的若干问题，为石墨烯热电堆器件的应用打下坚实的基础。 项目深入研究了石墨烯热电堆器件的制备工艺流程，获得了热电偶并联、串联等多种结构的石墨烯热电堆器件。通过工艺优化，将影响器件性能的重要参数之一----接触电阻降低到500Ω•μm。针对多个试验样品的实验测试结果表明，当栅控电压在-1 V左右时，石墨烯热电堆的Seebeck系数最大值在50-75μV/K 之间；当栅控电压在0.8 V左右时，Seebeck系数的最小值在-25~-55μV/K 之间。通过静电法成功地实现了对石墨烯Seebeck系数的调控和反相，验证了项目提出的石墨烯热电堆工作和检测基本原理的正确性。 2100433B