CN107112407A - 用于松散黝铜矿材料的电接触部和热接触部及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

在一方面，结构包括黝铜矿基底；第一接触金属层，其被布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及第二接触金属层，其被布置在第一接触金属层上面。热电装置可以包含此类结构。在另一方面，方法包括提供黝铜矿基底；将第一接触金属层布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及将第二接触金属层布置在第一接触金属层上面。制作热电装置的方法可以包括此类方法。

Description

用于松散黝铜矿材料的电接触部和热接触部及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求以下申请的权益，这些申请的每个的全部内容通用引用并入本文：
2014年12月31日提交的并且标题为“ELECTRICAL AND THERMAL CONTACTS FORBULK TETRAHEDRITE”的美国临时专利申请第62/098,945号；以及
2015年8月24日提交的并且标题为“ELECTRICAL AND THERMAL CONTACTS FORBULK TETRAHEDRITE MATERIAL”的美国临时专利申请第62/208,954号。
领域
本申请涉及黝铜矿材料。在一个实例中，黝铜矿材料可以被用于热电装置。将认识到的是，本发明具有广泛得多的适用范围。
背景
黝铜矿是在采矿业中作为天然存在的矿物已经已知很长时间的材料，但是仅最近已经认识其热电性质，例如用作P-型热电材料(P-type thermoelectric material)。本领域已知的示例性黝铜矿材料包括式(Cu,Ag)12-xMx(Sb,As,Te)4(S,Se)13的化合物，其中M是过渡金属或合适的过渡金属组合，其中x在0和2之间。用于在黝铜矿材料中使用的示例性过渡金属包括Zn、Fe、Mn、Hg、Co、Cd以及Ni中的一种或更多种的任何合适的组合，例如Zn和Ni的组合。
关于示例性黝铜矿材料和制备此类材料的示例性方法的另外的细节见以下参考文献，这些参考文献的每个的全部内容通过引用并入本文：
2014年1月9日公布的并且标题为“THERMOELECTRIC MATERIALS BASED ONTETRAHEDRITE STRUCTURE FOR THERMOELECTRIC DEVICES”的国际公布号WO 2014/008414；
2015年1月8日公布的并且标题为“THERMOELECTRIC MATERIALS BASED ONTETRAHEDRITE STRUCTURE FOR THERMOELECTRIC DEVICES”的国际公布号WO 2015/003157；
Lu等人，“High performance thermoelectricity in earth-abundantcompounds based on natural mineral tetrahedrites”，Advanced Energy Materials3：342-348(2013)；
Lu等人，“Natural mineral tetrahedrite as a direct source ofthermoelectric materials”，Physical Chemistry Chemical Physics15:5762-5766(2013)；以及
Lu等人，“Increasing the thermoelectric figure of merit oftetrahedrites by co-doping with nickel and zinc”,Chemistry of Materials 27:408-413(2015)。
概述
本申请涉及黝铜矿材料。在一个实例中，黝铜矿材料可以被用于热电装置。将认识到的是，本发明具有广泛得多的适用范围。
在一方面，结构包括黝铜矿基底；第一接触金属层，其被布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及第二接触金属层，其被布置在第一接触金属层上面。
在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物。难熔金属可以选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。稳定的难熔金属氮化物可以选自由以下组成的组：TiN和TaN。稳定的难熔金属碳化物可以选自由以下组成的组：TiC和WC。稳定的硫化物可以包括La2S3。
在某些实施方案中，第二接触金属层包含贵金属。另外地或可选择地，第二接触金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
在某些实施方案中，结构还包括扩散屏障金属层(diffusion barrier metallayer)，该扩散屏障金属层被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物。难熔金属可以选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。
在某些实施方案中，结构可以包含与第二接触金属层直接接触的硬焊料(braze)或软焊料(solder)。
在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN。
第二接触金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
在某些实施方案中，结构还包括扩散屏障金属层，该扩散屏障金属层被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。
在某些实施方案中，结构可以包含与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。
在某些实施方案中，第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au。
在某些实施方案中，结构还包括扩散屏障金属层，该扩散屏障金属层被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。
在某些实施方案中，结构可以包含与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
在另一方面，热电装置包含任何此类结构。
在另一方面，方法包括提供黝铜矿基底；将第一接触金属层布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及将第二接触金属层布置在第一接触金属层上面。
在某些实施方案中，使用物理气相沉积或化学气相沉积布置第一接触金属层和第二接触金属层中的至少一种。物理气相沉积可以包括溅射(sputtering)或阴极电弧物理气相沉积(cathodic arc physical vapor deposition)。
在某些实施方案中，所述提供和布置的步骤包括使呈粉末形式的第一接触金属层和第二接触金属层与黝铜矿粉末一起共烧结(co-sinter)。
在某些实施方案中，所述提供和布置的步骤包括使第一接触金属层和第二接触金属层的薄箔(thin foil)与黝铜矿粉末一起共烧结。
在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物。难熔金属可以选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。稳定的难熔金属氮化物可以选自由以下组成的组：TiN和TaN。稳定的难熔金属碳化物可以选自由以下组成的组：TiC和WC。稳定的硫化物可以包括La2S3。
在某些实施方案中，第二接触金属层包含贵金属。在某些实施方案中，第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
在某些实施方案中，该方法还包括将扩散屏障金属层布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。在某些实施方案中，扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物。在某些实施方案中，难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。在某些实施方案中，扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。
在某些实施方案中，该方法还包括布置与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN。
在某些实施方案中，第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
在某些实施方案中，该方法还包括将扩散屏障金属层布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。
在某些实施方案中，扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。
在某些实施方案中，该方法还包括布置与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
在某些实施方案中，第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。
在某些实施方案中，第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au。
在某些实施方案中，该方法还包括将扩散屏障金属层布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。扩散屏障金属层可以包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。
在某些实施方案中，该方法还包括布置与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
在另一方面，制作热电装置的方法包括任何此类方法。
附图简述
图1A示意地图示根据本发明的某些实施方案的、包含金属化的黝铜矿的示例性结构的横截面。
图1B示意地图示根据本发明的某些实施方案的、包含金属化的黝铜矿的另一种示例性结构的横截面。
图1C示意地图示根据本发明的某些实施方案的、包含金属化的黝铜矿的另一种示例性结构的横截面。
图2A-2C示意地图示根据本发明的某些实施方案的、示例性热电装置的横截面，所述热电装置包含包括金属化的黝铜矿的结构。
图3图示在根据本发明的某些实施方案的、形成包含金属化的黝铜矿的结构的示例性方法中的步骤的流程。
详述
本申请涉及黝铜矿材料。在一个实例中，黝铜矿材料可以被用于热电装置。将认识到的是，本发明具有广泛得多的适用范围。
黝铜矿是在采矿业中作为天然存在的矿物已经已知很长时间的材料，但是仅最近已经认识其热电性质。因为此材料仅最近已经被用作热电材料，所以，据信所有先前的工作已经聚焦于改进其热电性质并且在本发明之前未曾完成关于获得与黝铜矿的电接触和热接触(electrical and thermal contact)的工作。据信，在本发明之前，不可能在热电系统中实际使用黝铜矿，因为黝铜矿不能被电连接和/或将不会经受得住加热至操作温度持续多于几小时。此处描述的本发明的实施方案有助于或能够实现与黝铜矿的电接触和热接触，即使在操作温度下持续长的时间段，因此使得黝铜矿在商业上是可行的。
获得与黝铜矿的电接触被认为是不明显的，因为由于若干问题中的一种或更多种，大部分金属未能获得与黝铜矿的接触。不希望被任何理论束缚，据信，在一种示例性失效模式中，某些金属与黝铜矿反应并且消失到材料中，这通过形成不合意的相破坏热电性质。不希望被任何理论束缚，据信，在另一个示例性失效模式中，某些金属可以与在黝铜矿中的硫或锑反应以形成黝铜矿的硫缺乏区或锑缺乏区(antimony deficient region)以及金属硫化物层或金属锑化物层。不希望被任何理论束缚，据信某些金属硫化物层或某些金属锑化物层是有害的，由于它们通常是非导电的，因为可能难以控制组成和/或相并且实现导电的硫化物或锑化物，并且它们还可以引起粘附问题，由于硫化物和锑化物在稠度上趋向于是白垩的和/或易碎的和/或可以引起结垢(scaling)和/或剥落(flaking)。不希望被任何理论束缚，据信在第三示例性失效模式中，某些金属层不粘附至黝铜矿表面。不希望被任何理论束缚，由于这三种失效模式的任何组合和预测哪些金属可能屈服于这些失效的可能的困难，所以选择第一接触金属层被认为是不明显的。
本发明的示例性用途或目的是产生与黝铜矿材料的接触，使得可以实现与热电(TE)材料(黝铜矿材料)的在该材料和包装或连接器(分流器)之间的电(欧姆)连接、热连接以及机械连接/冶金连接，以及产生抑制或防止黝铜矿与在软焊料或硬焊料或接合材料或连接器(分流器)材料中的元素反应的扩散屏障。
本发明的另一个示例性用途或目的是产生与黝铜矿材料的欧姆(例如，低电阻欧姆)接触和热接触，使得可以实现与材料的电连接和热连接，以及产生抑制或防止黝铜矿与在软焊料或硬焊料或连接器(分流器)材料中的元素反应的扩散屏障并且反之亦然。另外地或可选择地，并且在某些情况下，同样重要的是，另一个示例性用途或目的是使得能够长期高温操作，而不改变电或热界面电阻。
在某些实施方案中，本发明指定用于使黝铜矿金属化的方法并且使得能够使用黝铜矿作为例如热电材料，任选地在长时间段内在高温下使用。对于黝铜矿的金属化或金属化的黝铜矿，意指，包含金属的一个或更多个层被布置在黝铜矿上，以便提供与黝铜矿的稳定的热接触和电接触。不希望被任何理论束缚，据信在不用本发明的实施方案下，黝铜矿在商业不是有用的(例如，作为热电材料)，因为与材料的电接触和热接触是不充分的，例如随着时间将是不充分的并且将明显地降解。据信，来自相关装置的功率和效率(不实施本发明黝铜矿金属化)将是极小的或不充分的和/或随着时间降解。
本发明的某些实施方案包括多层金属结构或由多层金属结构构成，其中第一层被设计成接触黝铜矿，任选的中间层用作扩散屏障，并且第二层接触硬焊料/软焊料或其他接合材料。例如，图1A示意地图示根据本发明的某些实施方案的、包含金属化的黝铜矿的示例性结构的横截面。在图1中图示的结构100包括黝铜矿基底101；第一接触金属层102，其被布置在黝铜矿基底101上面并且与黝铜矿基底101直接接触；任选的扩散屏障金属层103；以及第二接触金属层104，其被布置在第一接触金属层102和(如果提供)任选的扩散屏障金属层103上面。黝铜矿基底101可以具有任何合适的厚度，例如在100nm和10mm之间，或在1μm和1mm之间，或在100μm和5mm之间。第一接触金属层102可以具有任何合适的厚度，例如在10nm和10μm之间，或在50nm和750nm之间，或在300nm和600nm之间。任选的扩散屏障金属层103可以具有任何合适的厚度，例如在10nm和10μm之间，或在50nm和750nm之间，或在300nm和600nm之间。第二接触金属层104可以具有任何合适的厚度，例如在10nm和10μm之间，或在50nm和750nm之间，或在300nm和600nm之间。第一接触金属层102、任选的扩散屏障金属层103以及第二接触金属层104的类似的布置可以任选地被布置在黝铜矿基底101的另一侧上，以便提供有助于与黝铜矿基底101的两侧电接触的夹心型结构(sandwich typestructure)。注意，在图1A和本文提供的其他图中，结构、黝铜矿基底以及各种层不是按比例绘制。
说明性地，在某些实施方案中，第一接触金属层102包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN，例如是Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi或TaN，或基本上由Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi或TaN组成。说明性地，任选的扩散屏障金属层103被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。说明性地，扩散屏障金属层103包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo，例如是Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi或Mo，或基本上由Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi或Mo组成。说明性地，第二接触金属层104包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Au、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag，例如是Ag或Au或Ni或Ni/Au或Ni/Ag或Ni/Au或Ni/Ag，或基本上由Ag或Au或Ni或Ni/Au或Ni/Ag或Ni/Au或Ni/Ag组成。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第一接触金属层102和扩散屏障金属层103以交替的层以例如参考图1C在下文描述的方式被沉积。说明性地，第一接触层102和屏障层103两者均是非常薄的并且以交替的层被沉积数十或数百层。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第一接触层102还用作扩散屏障层。就是说，扩散屏障金属层103的扩散屏障功能可以任选地替代地由第一接触金属层102例如以例如参考图1B在下文描述的方式来提供。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第二层104接触硬焊料/软焊料或其他接合材料。例如，结构100可以包含硬焊料或软焊料(在图1A中没有特定地图示)或可以与硬焊料或软焊料接触，所述硬焊料或软焊料与第二接触金属层104直接接触。
说明性地，在某些实施方案中，第一接触金属层102是选自由以下组成的组的材料、基本上由选自由以下组成的组的材料组成或包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe，例如是TiW、TiB2、MCrAlY(其中M是Co、Ni或Fe)或Y。说明性地，任选的扩散屏障金属层103被布置在第一接触金属层102和第二接触金属层104之间。说明性地，扩散屏障金属层103包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W，例如是Ni、Ti或W或基本上由Ni、Ti或W组成。说明性地，第二接触金属层104包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au，例如是Ni、Ag和/或Au或基本上由Ni、Ag和/或Au组成。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第一接触金属层102和扩散屏障金属层103以交替的层以例如参考图1C在下文描述的方式被沉积。说明性地，第一接触层102和屏障层103两者均是非常薄的并且在添加第二接触层104之前，以交替的层被沉积若干层或数十层。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第一接触层102还用作扩散屏障层。就是说，扩散屏障金属层103的扩散屏障功能可以任选地替代地由第一接触金属层102例如以例如参考图1B在下文描述的方式来提供。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第二层104接触硬焊料/软焊料或其他接合材料。例如，结构100可以包含硬焊料或软焊料(在图1A中没有特定地图示)或可以与硬焊料或软焊料接触，所述硬焊料或软焊料与第二接触金属层104直接接触。
说明性地，在某些实施方案中，第一接触金属层102包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物，例如是难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物或稳定的难熔金属碳化物，或基本上由难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物或稳定的难熔金属碳化物组成。说明性地，合金可以具有在约1％-99％或2％-50％或5％-20％的范围内的Ti或W的重量百分比。在某些实施方案中，难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。在某些实施方案中，稳定的难熔金属氮化物选自由以下组成的组：TiN和TaN。在某些实施方案中，稳定的难熔金属碳化物选自由以下组成的组：TiC和WC。在某些实施方案中，稳定的硫化物包括La2S3。任选地，扩散屏障金属层103被布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。说明性地，扩散屏障金属层103可以包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物，例如是难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物或与Ti或W成合金的稳定的氮化物，或基本上由难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物或与Ti或W成合金的稳定的氮化物组成。说明性地，难熔金属可以选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。说明性地，扩散屏障金属层103是选自由以下组成的组的材料、基本上由以下组成的组的材料组成或包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。说明性地，第二接触金属层104包含贵金属，例如是贵金属或基本上由贵金属组成。贵金属是通常被认为在湿空气中对腐蚀和氧化是抗性的那些，并且包括Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt以及Au，例如包括Au、Ag、Pd以及Pt。在某些实施方案中，第二接触金属层104包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag，例如是Au、Ag、Ni、Ni/Au或Ni/Ag，或基本上由Au、Ag、Ni、Ni/Au或Ni/Ag组成。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第一接触金属层102和扩散屏障金属层103以交替的层以例如参考图1C在下文描述的方式被沉积。说明性地，第一接触层102和屏障层103两者均是非常薄的并且在添加第二接触层104之前，以交替的层被沉积若干层或数十层。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第一接触层102还用作扩散屏障层。就是说，扩散屏障金属层103的扩散屏障功能可以任选地替代地由第一接触金属层102例如以例如参考图1B在下文描述的方式来提供。在另一个实施方案中或在使用任何此类材料或其他材料的任何合适的组合的任何实施方案中，第二层104接触硬焊料/软焊料或其他接合材料。例如，结构100可以包含硬焊料或软焊料(在图1A中没有特定地图示)或可以与硬焊料或软焊料接触，所述硬焊料或软焊料与第二接触金属层104直接接触。
可以合适地使用其他配置。例如，如上文提到的，第一接触金属层102任选地可以用作扩散屏障。图1B示意地图示根据本发明的某些实施方案的、包含金属化的黝铜矿的另一种示例性结构的横截面。在图1B中图示的结构110包括：黝铜矿基底111，其可以与在本文中参考图1A描述的黝铜矿基底101类似地被配置；第一接触金属层112，其被布置在黝铜矿基底111上面并且与黝铜矿基底111直接接触，并且其可以与在本文中参考图1A描述的第一接触金属层102类似地被配置；以及第二接触金属层104，其被布置在第一接触金属层112上面并且与第一接触金属层112直接接触，并且其可以与在本文中参考图1A描述的第二接触金属层104类似地被配置。黝铜矿基底111可以具有任何合适的厚度，例如在100nm和10mm之间，或在1μm和1mm之间，或在100μm和5mm之间。第一接触金属层112可以具有任何合适的厚度，例如在10nm和10μm之间，或在50nm和750nm之间，或在300nm和600nm之间。第二接触金属层114可以具有任何合适的厚度，例如在10nm和10μm之间，或在50nm和750nm之间，或在300nm和600nm之间。第一接触金属层112和第二接触金属层114的类似的配置(arrangement)可以任选地被布置在黝铜矿基底111的另一侧上，以便提供有助于与黝铜矿基底111的两侧电接触的夹心型结构。
在另一个实例中，如上文提到的，第一接触金属层102和扩散屏障金属层103两者均可以是非常薄的并且在添加第二接触金属层104之前，以交替的层被沉积若干或数十或数百层。图1C示意地图示根据本发明的某些实施方案的、包含金属化的黝铜矿的另一种示例性结构的横截面。在图1C中图示的结构120包括：黝铜矿基底121，其可以与在本文中参考图1A描述的黝铜矿基底101类似地被配置；多层125，其被布置在黝铜矿121基底上面并且与黝铜矿121基底直接接触；以及第二接触金属层124，其被布置在多层125上面并且与多层125直接接触，并且其可以与在本文中参考图1A描述的第二接触金属层104类似地被配置。多层125可以包括第一接触金属和扩散屏障金属的层的交替的层，所述第一接触金属的层可以与在本文中参考图1A描述的第一接触金属层102类似地被配置，所述扩散屏障金属的层可以与在本文中参考图1A描述的扩散屏障金属层103类似地被配置。黝铜矿基底121可以具有任何合适的厚度，例如在100nm和10mm之间，或在1μm和1mm之间，或在100μm和5mm之间。多层125可以具有任何合适的厚度，例如在10nm和10μm之间，或在50nm和750nm之间，或在300nm和600nm之间。在多层125中，每个第一接触金属层可以具有任何合适的厚度，例如在1nm和100nm之间，或在5nm和75nm之间，或在30nm和60nm之间。在多层125中，每个扩散屏障金属层可以具有任何合适的厚度，例如在1nm和100nm之间，或在5nm和75nm之间，或在30nm和60nm之间。第二接触金属层124可以具有任何合适的厚度，例如在10nm和10μm之间，或在50nm和750nm之间，或在300nm和600nm之间。多层125和第二接触金属层124的类似的配置可以任选地被布置在黝铜矿基底121的另一侧上，以便提供有助于与黝铜矿基底121的两侧电接触的夹心型结构。
本文提供的任何结构，例如比如上文参考图1A-1C描述的结构，可以被包含在热电装置中。例如，图2A-2C示意地图示根据本发明的某些实施方案的、示例性热电装置的横截面，所述热电装置包含包括金属化的黝铜矿的示例性结构。图2A是图示根据本发明的某些实施方案的、示例性热电装置的简化图，所述示例性热电装置包含包括金属化的黝铜矿材料的结构，例如在本文中参考图1A-1C所描述的结构。热电装置20包括第一电极21、第二电极22、第三电极23、N-型热电材料24以及结构25，所述结构25包含可以具有例如在本文中参考图1A-1C描述的结构的金属化的黝铜矿。被布置在黝铜矿基底的第一侧上的结构25的第二接触金属层可以经由硬焊料、软焊料或其他接合材料被耦合至第一电极21，并且被布置在黝铜矿基底的第二侧上的结构25的另一个第二接触金属层经由硬焊料、软焊料或其他接合材料被耦合至第三电极23。N-型热电材料24可以被布置在第一电极21和第二电极22之间。结构25可以被布置在第一电极21和第三电极23之间。适合于用作热电材料24的示例性热电材料包括但不限于基于硅的热电材料、碲化铅(PbTe)、碲化铋(BiTe)、方钴矿、包合物、硅化物以及碲-银-锗-锑(TeAgGeSb或“TAGS”)。N-型热电材料24可以是呈松散材料(bulkmaterial)的形式，或可选择地可以以纳米结构例如纳米晶体(nanocrystal)、纳米线(nanowire)或纳米带(nanoribbon)的形式提供。纳米晶体、纳米线以及纳米带在热电装置中的用途是已知的。可以被用作热电材料的示例性的硅的形式包括小尺寸硅材料(薄膜、纳米结构硅粉、介孔颗粒以及类似材料)、原硅材料(raw silicon material)、晶片(wafer)以及呈至少部分地松散形式的烧结的结构。在一个非限制性、说明性实施方案中，材料24可以基于以类似于在Reifenberg等人的美国专利公布第214/0116491号中描述的方式制备的烧结的硅纳米线，该专利的全部内容通过引用并入本文。
热电装置20可以被配置成，基于在与彼此不同的温度下的第一和第二电极，产生通过N-型热电材料24在第一电极21和第二电极24之间流动的电流。例如，第一电极21可以与N-型热电材料24、与结构25以及与第一主体例如热源26热接触和电接触。第二电极22可以与N-型热电材料24以及与第二主体例如散热器(heat sink)27热接触和电接触。第三电极23可以与结构25以及与第二主体例如散热器27热接触和电接触。因此，N-型热电材料24和结构25可以电学上彼此串联地、并且热学上彼此并联地被配置在第一主体例如热源26和第二主体例如散热器27之间。注意，热源26和散热器27可以但不一定被认为是热电装置20的一部分。
N-型热电材料24可以被认为提供装置20的N-型热电臂(N-type thermoelectricleg)，并且结构25可以被认为提供装置20的P-型热电臂。响应于在第一主体例如热源26和第二主体例如散热器27之间的温度差或温度梯度，电子(e-)通过第一N-型热电材料24从第一电极21流动至第二电极22，并且空穴(h+)通过结构25从第一电极21流动至第三电极23，因此产生电流。在一个说明性实例中，N-型热电材料24和结构25经由第一电极21彼此电连接并且被热连接到第一主体26例如热源。当热从第一主体26通过并联的N-型热电材料24和结构25流动至第二主体27例如散热器时，负电子从N-型热电材料24的热端行进至冷端，并且正空穴从结构25的热端行进至冷端。通过使每个材料臂(material leg)处于随着当N-型热电材料24和结构25被电学上串联地并且热学上并联地连接在一起时产生的电流流动的温度梯度中，产生在电极28和29之间的电势或电压。
由装置20产生的电流可以以任何合适的方式使用。例如，第二电极22可以经由合适的连接例如电导体被耦合至阳极28，并且第三电极23可以经由合适的连接例如电导体被耦合至阴极29。阳极28和阴极29可以被连接至任何合适的电气装置，以便向此类装置提供电压电势或电流。示例性电气装置包括电池(battery)、电容器、电动机及类似装置。例如，图2B是图示根据本发明的某些实施方案的可选择的热电装置的简化图，所述可选择的热电装置包含基于硅的热电材料，所述基于硅的热电材料包含一种或更多种等电子杂质(isoelectronic impurity)。在图2B中图示的装置20’与在图2A中图示的装置20类似地被配置，但是包括分别耦合至电阻器30的第一和第二末端的可选择的阳极28’和可选择的阴极29'。电阻器30可以是独立的装置(stand-alone device)或可以是阳极28’和阴极29’可以被耦合至的另一个电气装置的一部分。示例性电气装置包括电池、电容器、电动机及类似装置。
其他类型的热电装置可以合适地包含本发明的金属化的黝铜矿材料。例如，图2C是图示根据本发明的某些实施方案的、另一个示例性可选择的热电装置的简化图，所述示例性可选择的热电装置包含包括金属化的黝铜矿材料的结构，例如在本文中参考图1A-1C所描述的结构。热电装置20”包括第一电极21”、第二电极22”、第三电极23”、N-型热电材料24”以及结构25”。N-型热电材料24”可以被布置在第一电极21”和第二电极22”之间，并且包括例如上文参考图2A描述的材料。被布置在黝铜矿基底的第一侧上的结构25”的第二接触金属层可以经由硬焊料、软焊料或其他接合材料被耦合至第一电极21”，并且被布置在黝铜矿基底的第二侧上的结构25”的另一个第二接触金属层经由硬焊料、软焊料或其他接合材料被耦合至第三电极23”。
热电装置20”可以被配置成基于应用在第一和第二电极之间的电压，将热通过N-型热电材料24”从第一电极21”抽吸(pump)至第二电极24”。例如，第一电极21”可以与N-型热电材料24”、与结构25”以及与第一主体26”热接触和电接触，热将从第一主体26”被抽吸。第二电极22”可以与N-型热电材料24”以及与第二主体27”热接触和电接触，热将被抽吸至第二主体27”。第三电极23”可以与结构25”以及与第二主体27”热接触和电接触，热将被抽吸至第二主体27”。因此，N-型热电材料24”和结构25”可以电学上彼此串联地、并且热学上彼此并联地被配置在第一主体26”和第二主体27”之间，热将从第一主体26”被抽吸，并且热将被抽吸至第二主体27”。注意，第一主体26”和第二主体27”可以但不一定被认为是热电装置20”的一部分。
在图2C中图示的示例性实施方案中，N-型热电材料24”可以被认为提供装置20”的N-型热电臂，并且结构25”可以被认为提供装置20”的P-型热电臂。第二电极22”可以经由合适的连接例如电导体被耦合至电池或其他电源供应30”的阴极28”，并且第三电极23”可以经由合适的连接例如电导体被耦合至电池或其他电源供应30”的阳极29”。响应于在第二电极22”和第三电极23”之间由电池或其他电源供应30”应用的电压，电子(e-)通过N-型热电材料24”从第一电极21”流动至第二电极22”，并且空孔(h+)通过结构25”从第一电极21”流动至第三电极23”，因此将热从第一主体26”抽吸至第二主体27”。在一个说明性实例中，N-型热电材料24”和结构25”经由第一电极21”彼此电连接并且被连接至第一主体26”，热从第一主体26”被抽吸。随着电流从电池或其他电源供应30”被注入到所述耦合中，从结构25”流动至材料24”，所述耦合是电学上串联的且热学上并联的，材料24”的负电子和结构25”的正空穴从对应的热电材料的一端行进至另一端。热以与电子和空穴移动相同的方向被抽吸，这产生温度梯度。如果电流的方向是相反的，那么电子和空穴移动以及热抽吸的方向也将相反。合适地，将热从第一主体26”抽吸至第二主体27”可以被用于使第一主体26”冷却。例如，第一主体26”可以包含计算机芯片。
如上文讨论的且如此处进一步强调的，图2A-2C仅是实例，不应当不适当地限制权利要求。本领域普通技术人员将认识到许多变化、可选方案和修改。例如，本发明的金属化的黝铜矿材料可被用于任何合适的热电或非热电装置。另外，在图2A-2C中图示的实施方案可以合适地使用不同于上文参考图1A-1C特定描述的那些的材料。
例如在本文中参考图1A-1C描述的结构可以使用步骤的任何合适的顺序和组合来制成。例如，图3图示在根据本发明的某些实施方案的、形成包含金属化的黝铜矿的结构的示例性方法中的步骤的流程。方法300包括提供黝铜矿基底(301)。方法300还包括将第一接触金属层布置在黝铜矿基底上面并与黝铜矿基底直接接触(302)。方法300还包括将第二接触金属布置在第一接触金属层上面(303)。第二接触金属层可以但不一定与第一接触金属层直接接触。例如，第二接触金属层任选地可以被布置在扩散屏障金属层上面，所述扩散屏障金属层被布置在第一接触金属层上面。
步骤301、302和303可以以任何合适的顺序并且使用技术和材料的任何合适的组合进行。例如，在某些实施方案中，使用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)布置第一接触金属层和第二接触金属层中的至少一种；就是说，步骤302和步骤303中的一个或两个可以被用于使用PVD或CVD将第一接触金属层和第二接触金属层中的一种或两种布置在提供的黝铜矿基底上。提供黝铜矿基底(301)的方法是本领域已知的。说明性地，物理气相沉积可以包括溅射或阴极电弧物理气相沉积。另外地或可选择地，物理气相沉积可以包括蒸发。将第一接触金属层和第二接触金属层中的一种或两种布置在黝铜矿基底上的其他示例性方法包括但不限于涂覆(plating)、喷镀(cladding)以及电沉积。
在某些实施方案中，提供(301)和布置(302,303)步骤包括使呈粉末形式的第一接触金属层和第二接触金属层与黝铜矿粉末一起共烧结。例如，此类方法可以包括使呈粉末形式的上述金属与在夹心结构的中间的黝铜矿粉末共烧结，在这种情况下，添加剂可以与金属粉末混合以降低金属的熔点。说明性地，黝铜矿的粉末状前体可以被加载到烧结模具(sintering die)中，随后是第一接触金属层的粉末状前体和第二接触金属层的粉末状前体。然后，冲压机可以被装配到烧结模具中并且热和/或负载可以被应用于模具，以便形成包括黝铜矿、第一接触金属层以及第二接触金属层的结构。任选地，在将黝铜矿的粉末状前体加载到烧结模具中之前，可以将第二接触金属层的粉末前体、随后是第一接触金属层的粉末状前体布置在烧结模具中，以便提供包括被布置在黝铜矿材料两侧上的第一和第二接触金属层的结构。
在某些实施方案中，提供(301)和布置(302,303)步骤包括使第一接触金属层和第二接触金属层的薄箔与黝铜矿粉末一起共烧结。例如，非限制性实施方案可以采用上述金属的薄箔与在中间的黝铜矿粉末一起共烧结的形式。说明性地，黝铜矿的粉状前体可以被加载到烧结模具中，随后是第一接触金属层的箔和第二接触金属层的箔。然后，冲压机可以被装配到烧结模具中并且热和/或负载可以被应用于模具，以便形成包括黝铜矿、第一接触金属层以及第二接触金属层的结构。任选地，在将黝铜矿的粉末状前体加载到烧结模具中之前，可以将第二接触金属层的箔、随后是第一接触金属层的箔布置在烧结模具中，以便提供包括被布置在黝铜矿材料两侧上的第一和第二接触金属层的结构。
注意，在某些实施方案中，在沉积金属之前，金属箔和/或TE材料(例如，黝铜矿)的表面制备潜在地可以是相关的或是重要的因素。例如，箔可以被砂磨或抛光以实现期望的表面粗糙度或除去氧化物或两者。另外地或可选择地，箔可以在溶剂中冲洗以在结合之前溶解油，或在酸中浸蚀以除去氧化物或硫化物。在某些实施方案或另一个实施方案中，TE材料(例如，黝铜矿)的粒度潜在地可以是相关的或是重要的因素。例如，可以选择或优化热电材料的粒度，以便适应热电材料正与其一起被共烧结的箔或粉末。例如，可以有用的是，正被共烧结的粉末具有彼此类似的粒度。在某些实施方案或另一个实施方案中，TE材料(例如，黝铜矿)的密度潜在地可以是相关的或是重要的因素。例如，可以有用的是，黝铜矿和金属层是充分致密的以合适地起作用。
在某些实施方案中，获得金属化的热电材料的工艺步骤是，或包括：
产生黝铜矿粉末→将粉末烧结成松散材料→抛光松散小球(bulk pellet)→沉积金属化层。
在某些实施方案中，对于“沉积金属化层”单元，示例性沉积方法可以是或包括溅射、阴极电弧物理气相沉积(PVD)或任何其他PVD工艺。金属厚度可以例如在从50纳米至10微米的范围内，取决于金属层被如何组织。
诸如本文提供的方法，例如比如参考图3描述的方法，可以合适地被用于制备任何合适的结构，例如在本文中参考图1A-1C描述的任何合适的结构。例如，第一接触金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN。另外地或可选择地，第二接触金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。另外地或可选择地，该方法还可以包括将扩散屏障金属层布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。例如，可以使用任何合适的CVD或PVD或其他沉积工艺将扩散屏障金属层布置在第一接触金属层上，随后将第二接触金属层布置在扩散屏障金属层上。或例如，扩散屏障金属层的粉末前体可以被加载到在第一接触金属层的粉末前体和第二接触金属层的粉末前体之间的烧结模具中。或例如，扩散屏障金属层的箔可以被加载到在第一接触金属层的箔和第二接触金属层的箔之间的烧结模具中。另外地或可选择地，扩散屏障金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以以交替的层被沉积。例如，CVD、PVD或任何其他合适的沉积工艺可以被用于交替地沉积第一接触金属层和扩散屏障金属层。或例如，第一接触金属层和扩散屏障金属层的粉末前体可以被交替地加载到烧结模具中。或例如，第一接触金属层和扩散屏障金属层的箔可以被交替地加载到烧结模具中。另外地或可选择地，该方法还可以包括布置与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
作为另一个实例，第一接触金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。另外地或可选择地，第二接触金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au。另外地或可选择地，该方法可以包括将扩散屏障金属层例如以例如上文描述的方式布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。在某些实施方案中，扩散屏障金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层可以例如以例如上文描述的方式以交替的层被沉积。另外地或可选择地，该方法还可以包括布置与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
作为另一个实例，第一接触金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物。在某些实施方案中，难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。在某些实施方案中，稳定的难熔金属氮化物选自由以下组成的组：TiN和TaN。在某些实施方案中，稳定的难熔金属碳化物选自由以下组成的组：TiC和WC。在某些实施方案中，稳定的硫化物包括La2S3。另外地或可选择地，第二接触金属层可以是贵金属、可以基本上由贵金属组成或可以包含贵金属。另外地或可选择地，第二接触金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。另外地或可选择地，该方法还可以包括将扩散屏障金属层例如以例如上文描述的方式布置在第一接触金属层和第二接触金属层之间。在某些实施方案中，扩散屏障金属层可以是选自由以下组成的组的材料、可以基本上由选自由以下组成的组的材料组成或可以包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物。在某些实施方案中，难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。在某些实施方案中，扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。另外地或可选择地，第一接触金属层和扩散屏障金属层例如以例如上文描述的方式以交替的层被沉积。另外地或可选择地，该方法还可以包括布置与第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
本文提供的方法中的任何方法可以被包括在制作热电装置例如在图2A-2C中的任何图中图示的热电装置的方法内。
实施例
以下实施例意图仅是说明性的而不是限制本发明。
在第一非限制性实施例中，使用500nm的TiW(按重量计10％Ti)作为第一接触金属层102、250nm的Ni作为扩散屏障金属层103以及250nm的Au作为第二接触金属层104来制备在图1A中图示的结构100。在第二非限制性实施例中，使用500nm的TiW(按重量计10％Ti)作为第一接触金属层112以及250nm的Au作为第二接触金属层122来制备在图1B中图示的结构110。在第三非限制性实施例中，使用500nm的TiW(按重量计10％Ti)作为第一接触金属层102、250nm的Ni作为扩散屏障金属层103以及250nm的Au随后是1000nm的Ag(Au/Ag)作为第二接触金属层104来制备在图1A中图示的结构100。在第四非限制性实施例中，使用500nm的TiW(按重量计10％Ti)作为第一接触金属层102、250nm的Ni作为扩散屏障金属层103以及250nm的Ag随后是250nm的Au(Ag/Au)作为第二接触金属层104来制备在图1A中图示的结构100。这四个实施例的黝铜矿的化学组成是Cu12-x-yNixZnySb4S13。通过测量化学计算量的粉末、混合、退火以及球磨以使材料反应，形成松散黝铜矿。然后，使用热压机将材料致密化，切片并且抛光成晶片，并且使用PVD金属化。
使第一至第四实施例经受加热测试，其中将所得到的金属化的黝铜矿结构在真空或空气中加热至250℃-400℃持续在从1小时至数百小时的范围内的时间长度。进行实验，其中加热金属化的黝铜矿结构，之后将它们焊接(soldering)至金属分流器以测量穿过平面的电阻(through-plane resistance)，并且其中金属化的黝铜矿结构在加热之前与金属部分结合，并且在加热之前和之后测量电阻。如果结构的电阻高于非金属化的黝铜矿的电阻的小于10％，那么认为该结构通过加热测试。第一至第四实施例在400℃下在15小时或更多之后被认为通过加热测试。下表列出在400℃下在空气中存活至少15小时的金属化堆叠(metallization stack)：
根据某些实施方案，结构包括：黝铜矿基底；第一接触金属层，其被布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及第二接触金属层，其被布置在第一接触金属层上面。在一个实例中，该结构在上文参考图1A、1B或1C被描述。
根据某些实施方案，热电装置包含此类结构。在一个实例中，热电装置在上文参考图2A、2B或2C被描述。
根据某些实施方案，方法包括：提供黝铜矿基底；将第一接触金属层布置在黝铜矿基底上面并且与黝铜矿基底直接接触；以及将第二接触金属层布置在第一接触金属层上面。在一个实例中，该方法在上文参考图3被描述。
根据某些实施方案，制作热电装置的方法包括此类方法。在一个实例中，该方法在上文参考图2A、2B、2C和/或图3被描述。
尽管已经描述本发明的具体的实施方案，然而本领域技术人员将理解，存在与描述的实施方案等效的其他实施方案。例如，本发明的各个实施方案和/或实施例可以被组合。因此，应理解的是，本发明不应受具体说明的实施方案限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (58)

1.一种结构，包括：
黝铜矿基底；
第一接触金属层，其被布置在所述黝铜矿基底上面并且与所述黝铜矿基底直接接触；以及
第二接触金属层，其被布置在所述第一接触金属层上面。
2.如权利要求1所述的结构，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物。
3.如权利要求2所述的结构，其中所述难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。
4.如权利要求2或权利要求3所述的结构，其中所述稳定的难熔金属氮化物选自由以下组成的组：TiN和TaN。
5.如权利要求2或权利要求3所述的结构，其中所述稳定的难熔金属碳化物选自由以下组成的组：TiC和WC。
6.如权利要求2所述的结构，其中所述稳定的硫化物包括La2S3。
7.如权利要求1-6中任一项所述的结构，其中所述第二接触金属层包含贵金属。
8.如权利要求1-6中任一项所述的结构，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
9.如权利要求1-8中任一项所述的结构，还包括扩散屏障金属层，所述扩散屏障金属层被布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。
10.如权利要求9所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物。
11.如权利要求10所述的结构，其中所述难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。
12.如权利要求9所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。
13.如权利要求9-12中任一项所述的结构，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。
14.如权利要求1-13中任一项所述的结构，还包含与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
15.如权利要求1所述的结构，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN。
16.如权利要求1或权利要求15所述的结构，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
17.如权利要求1、15或16中任一项所述的结构，还包括扩散屏障金属层，所述扩散屏障金属层被布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。
18.如权利要求17所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo。
19.如权利要求17或权利要求18所述的结构，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。
20.如权利要求1或15-19中任一项所述的结构，还包含与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
21.如权利要求1所述的结构，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。
22.如权利要求1或权利要求21所述的结构，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au。
23.如权利要求1、21或22中任一项所述的结构，还包括扩散屏障金属层，所述扩散屏障金属层被布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。
24.如权利要求23所述的结构，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W。
25.如权利要求23或权利要求24所述的结构，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。
26.如权利要求1或21-25中任一项所述的结构，还包含与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
27.一种方法，包括：
提供黝铜矿基底；
将第一接触金属层布置在所述黝铜矿基底上面并且与所述黝铜矿基底直接接触；以及
将第二接触金属层布置在所述第一接触金属层上面。
28.如权利要求27所述的方法，其中使用物理气相沉积或化学气相沉积布置所述第一接触金属层和所述第二接触金属层中的至少一种。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述物理气相沉积包括溅射或阴极电弧物理气相沉积。
30.如权利要求27所述的方法，其中所述提供和所述布置的步骤包括使呈粉末形式的所述第一接触金属层和所述第二接触金属层与黝铜矿粉末一起共烧结。
31.如权利要求27所述的方法，其中所述提供和所述布置的步骤包括使所述第一接触金属层和所述第二接触金属层的薄箔与黝铜矿粉末一起共烧结。
32.如权利要求27-31中任一项所述的方法，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物、稳定的难熔金属氮化物以及稳定的难熔金属碳化物。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。
34.如权利要求32或权利要求33所述的方法，其中所述稳定的难熔金属氮化物选自由以下组成的组：TiN和TaN。
35.如权利要求32或权利要求33所述的方法，其中所述稳定的难熔金属碳化物选自由以下组成的组：TiC和WC。
36.如权利要求32所述的方法，其中所述稳定的硫化物包括La2S3。
37.如权利要求27-36中任一项所述的方法，其中所述第二接触金属层包含贵金属。
38.如权利要求27-37中任一项所述的方法，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Au、Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
39.如权利要求27-38中任一项所述的方法，还包括将扩散屏障金属层布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：难熔金属、与Ti或W成合金的难熔金属、稳定的硫化物、稳定的氮化物、与Ti或W成合金的稳定的硫化物以及与Ti或W成合金的稳定的氮化物。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述难熔金属选自由以下组成的组：Mo、Nb、Ta、W、Re、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Ru、Rh、Os以及Ir。
42.如权利要求39所述的方法，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiB2、Ni以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。
43.如权利要求39-42中任一项所述的方法，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。
44.如权利要求27-43中任一项所述的方法，还包括布置与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
45.如权利要求27-31中任一项所述的方法，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、Mo、CrNi以及TaN。
46.如权利要求27-31或45中任一项所述的方法，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ag、Ni、Ni/Au以及Ni/Ag。
47.如权利要求27-31或45-46中任一项所述的方法，还包括将扩散屏障金属层布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。
48.如权利要求47所述的方法，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ti、Ta、Cr、W、Nb、TiN、TaN、CrNi以及Mo。
49.如权利要求47或权利要求48所述的方法，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。
50.如权利要求27-31或45-49中任一项所述的方法，还包括布置与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
51.如权利要求27-31中任一项所述的方法，其中所述第一接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：TiW、TiB2、Y以及MCrAlY，其中M是Co、Ni或Fe。
52.如权利要求27-31或51中任一项所述的方法，其中所述第二接触金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ag以及Au。
53.如权利要求27-31、51或52中任一项所述的方法，还包括将扩散屏障金属层布置在所述第一接触金属层和所述第二接触金属层之间。
54.如权利要求53所述的方法，其中所述扩散屏障金属层包含选自由以下组成的组的材料：Ni、Ti以及W。
55.如权利要求53或权利要求54所述的方法，其中所述第一接触金属层和所述扩散屏障金属层以交替的层被沉积。
56.如权利要求27-31或51-55中任一项所述的方法，还包括布置与所述第二接触金属层直接接触的硬焊料或软焊料。
57.一种热电装置，包含权利要求1-26中任一项所述的结构。
58.一种制作热电装置的方法，包括权利要求27-56中任一项所述的方法。
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