CN113036027A - 实时荧光定量pcr仪热电模块用半导体元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实时荧光定量PCR仪热电模块用半导体元件；半导体元件，其包括陶瓷基片与涂覆在陶瓷基片的纳米颗粒膜组成；其制备方法包括：将锡盐溶于无水乙醇中，回流，然后添加锶盐、金属M盐，继续回流，陈化，得到溶胶；采用浸渍‑提拉工艺，将陶瓷基片浸渍在溶胶中，提拉，制得纳米颗粒膜；将银浆稀释，并涂覆在纳米颗粒膜两端进行热处理，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。上述纳米颗粒膜由(Sn1‑a‑ bSr2aMb)O2制备得到；其中，0.1≤a＜0.3，0.2≤b＜0.5；金属M为Ti、Zr、Hf中的一种；该半导体元件具有较高功率因子、塞贝克系数、抗弯强度以及较低摩擦系数。

Description

实时荧光定量PCR仪热电模块用半导体元件
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种实时荧光定量PCR仪热电模块用半导体元件。
背景技术
实时荧光定量PCR仪中包含许多热电模块，而热电模块包括例如至少两个半导体器件(p掺杂和n掺杂)，被提供在该模块的上侧和下侧(面向热侧或冷侧)，具有交替导电桥，且其形成最小的热电单元或热电元件。热电材料是这样的类型，其可以有效的方式(塞贝克效应)将热能换换为电能或反过来(珀耳帖效应)。如果在半导体元件的两侧上都提供温度梯度，则在半导体元件的端部间形成电压电势。较热侧上的电荷载流子被较高温度激发到导带至增加的程度。由于在导带中的该过程期间产生的浓度差异，电荷载流子扩散到半导体元件的较冷侧，导致电势差的增加。
近年来热电能源转换材料的研究在国际上倍受关注。热电材料是一种实现电能和热能直接相互转换的半导体功能材料。热电转换技术作为一种新型的清洁能源技术可以极大地解决人类面临的环境污染问题，尤其将其应用于余热废热的利用以及太阳光热复合发电，对于提高能源的利用率，建设节约型社会意义重大。由热电材料制作的温差发电和固态制冷器件具有无污染、无噪声、易于维护、安全可靠等优点，有着广泛的应用前景。开发和研究新型的半导体热电功能材料是目前热电材料研究的一个重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较高功率因子、塞贝克系数，即具有优良热电性能的半导体元件，同时具有优良的机械性能，即具有较高的抗弯强度以及较低摩擦系数的半导体元件，在实时荧光定量PCR仪热电模块具有广泛的应用。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种半导体元件，其包括陶瓷基片与涂覆在陶瓷基片的纳米颗粒膜；
上述纳米颗粒膜由(Sn1-a-bSr2aMb)O2制备得到；其中，
0.1≤a＜0.3，0.2≤b＜0.5；
金属M为Ti、Zr、Hf中的一种。
本发明采用金属Sr、金属Ti、Zr、Hf其中的一种对氧化锡进行掺杂，使金属Sr、金属Ti、Zr、Hf取代金属Sn中的一部分，将其制得溶胶，然后涂覆在陶瓷基片材料表面以形成纳米颗粒薄膜，进而制得半导体元件，则该半导体元件具有优良的热电性能，即具有较高的较高的功率因子与塞贝克系数，同时具有较高的抗弯强度；原因可能是金属Sr、金属Ti、Zr、Hf其中的一种对金属Sn中掺杂，其可能取代了金属的晶格部分，使内部结构排列发生变化，以改变金属Sn的晶格结构，进而改善了氧化锡的物理化学性能，将其涂覆在陶瓷基片表面并制得半导体元件，进而改善了半导体元件物理化学性能，使半导体元件具有较高的功率因子与塞贝克系数，即具有优良的热电性能，能够较好的实现热电转换，同时该半导体元件具有优良的机械性能，即具有较高的抗弯强度；其在实时荧光定量PCR仪热电模块具有广泛的应用。
优选地，陶瓷基片为α-氧化铝、α-氮化硅或β-氮化硅中的一种。
优选地，半导体元件的功率因子高于0.63μw/(m·K2)。
本发明还公开了一种半导体元件在实时荧光定量PCR仪热电模块中的用途。
本发明还公开了(Sn1-a-bSr2aMb)O2在提高半导体元件热电性中的用途。
本发明还公开了(Sn1-a-bSr2aMb)O2在提高半导体元件抗弯强度中的用途。
本发明还公开了一种半导体元件的制备方法。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
将锡盐溶于无水乙醇中，回流，然后添加锶盐、金属M盐，继续回流，陈化，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将陶瓷基片浸渍在上述溶胶中，提拉，制得纳米颗粒膜；
将银浆稀释，并涂覆在上述纳米颗粒膜两端进行热处理，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
优选地，金属M盐为TiCl4、ZrCl4、HfCl4中的一种。
优选地，银浆稀释比例为银浆与松节油的重量比为1:2～4，使银浆稀释均匀。
优选地，回流温度为85～100℃，回流时间为10～14h。
优选地，热处理条件为：在135～145℃下干燥15～25min，然后在500～600℃下处理5～15min。
本发明由于采用金属Sr、金属Ti、Zr、Hf其中的一种对氧化锡进行掺杂，使金属Sr、金属Ti、Zr、Hf取代金属Sn中的一部分，将其制得溶胶，然后涂覆在陶瓷基片材料表面以形成薄膜进而制得半导体元件，因而具有如下有益效果：该半导体元件具有优良的热电性能，即具有较高的较高的功率因子与塞贝克系数，同时具有较高的抗弯强度；原因可能是金属Sr、金属Ti、Zr、Hf其中的一种对金属Sn中掺杂，其可能改变了金属Sn的晶格结构，进而改善了氧化锡的物理化学性能，将其涂覆在陶瓷基片表面并制得半导体元件，使半导体元件具有较高的功率因子与塞贝克系数，即具有优良的热电性能，能够较好的实现热电转换，同时该半导体元件具有优良的机械性能，即具有较高的抗弯强度；其在实时荧光定量PCR仪热电模块具有广泛的应用。因此，本发明是一种具有较高功率因子、塞贝克系数，即具有优良热电性能的半导体元件，同时具有优良的机械性能，即具有较高的抗弯强度以及较低摩擦系数的半导体元件，在实时荧光定量PCR仪热电模块具有广泛的应用。
附图说明
图1为实施例2中纳米颗粒膜的XRD谱图；
图2为半导体元件的功率因子；
图3为半导体元件的抗弯强度；
图4为半导体元件的塞贝克系数；
图5为半导体元件的摩擦系数。
具体实施方式
本发明下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
在本发明的一些实施例中，一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于100～150重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.25～75mol/L，在85～100℃下回流10～14h，然后按Sn4+:Sr2+:M4+＝1-a-b:2a:b的比例添加SrCl2·6H2O、MCl4，其中，0.1≤a＜0.3，0.2≤b＜0.5；金属M为Ti、Zr、Hf中的一种，继续在85～100℃下回流10～14h，在30～35℃下陈化22～28h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在45～55℃下干燥2～3h，然后浸渍在上述溶胶1～3min后，垂直平稳提拉3～6次，再在75～100℃下干燥20～30min，然后在550～650℃热处理2～4h，制得纳米颗粒膜；
按银浆与松节油的重量比为1:2～4对银浆稀释，并将其均匀涂覆在上述纳米颗粒膜两端进行热处理，热处理条件为：在135～145℃下干燥15～25min，然后在500～600℃下热处理5～15min，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
在本发明的一些实施例中，为了更好地提高半导体元件的强度，同时使半导体元件具有优良的耐磨性，采取的措施还包括：
在银浆稀释的过程中添加β-桉叶醇，使银浆、松节油与β-桉叶醇的重量比为1:2～4:0.5～1，β-桉叶醇的添加进一步稀释银浆，将稀释的银浆均匀涂覆在纳米颗粒膜表面并制得半导体元件，则进一步提高了半导体元件的抗弯强度，同时使半导体元件具有优良的耐磨性；可能是因为β-桉叶醇与松节油起协同作用对银浆进行稀释，同时使稀释后的银浆均匀紧密附着在纳米颗粒膜表面，从而进一步提高了半导体元件的抗弯强度，同时使半导体元件具有优良的耐磨性。
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1
一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于120重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.45mol/L，在90℃下回流10h，然后按Sn4+:Sr2+:Hf4+＝0.6:0.2:0.3的比例添加SrCl2·6H2O、HfCl4，继续在90℃下回流12h，在30℃下陈化24h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在45℃下干燥3h，然后浸渍在上述溶胶1min后，垂直平稳提拉5次，再在85℃下干燥20min，然后在550℃热处理4h，制得(Sn0.6Sr0.2Hf0.3)O2纳米颗粒膜；
按银浆与松节油的重量比为1:2对银浆稀释，并将其均匀涂覆在上述纳米颗粒膜两端进行热处理，热处理条件为：在135℃下干燥20min，然后在500℃下热处理8min，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
实施例2
一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于140重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.65mol/L，在100℃下回流12h，然后按Sn4+:Sr2+:Hf4+＝0.4:0.4:0.4的比例添加SrCl2·6H2O、HfCl4，继续在100℃下回流12h，在32℃下陈化26h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在50℃下干燥2.5h，然后浸渍在上述溶胶2min后，垂直平稳提拉4次，再在90℃下干燥25min，然后在600℃热处理3h，制得(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜；
按银浆与松节油的重量比为1:3对银浆稀释，并将其均匀涂覆在上述纳米颗粒膜两端进行热处理，热处理条件为：在140℃下干燥18min，然后在550℃下热处理10min，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
实施例3
一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于140重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.75mol/L，在100℃下回流12h，然后按Sn4+:Sr2+:Hf4+＝0.7:0.2:0.2的比例添加SrCl2·6H2O、HfCl4，继续在100℃下回流10h，在35℃下陈化24h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在50℃下干燥2.5h，然后浸渍在上述溶胶2min后，垂直平稳提拉4次，再在90℃下干燥25min，然后在600℃热处理3h，制得(Sn0.7Sr0.2Hf0.2)O2纳米颗粒膜；
其他步骤与实施例2相同。
实施例4
一种半导体元件的制备方法，其他步骤均与实施例2相同，与实施例2不同的是：
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在55℃下干燥3h，然后浸渍在上述溶胶3min后，垂直平稳提拉6次，再在100℃下干燥20min，然后在650℃热处理4h，制得(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜。
实施例5
一种半导体元件的制备方法，其他步骤均与实施例2相同，与实施例2不同的是：
按银浆与松节油的重量比为1:4对银浆稀释，并将其均匀涂覆在上述纳米颗粒膜两端进行热处理，热处理条件为：在140℃下干燥18min，然后在550℃下热处理10min，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
实施例6
一种半导体元件的制备方法，其他步骤均与实施例2相同，与实施例2不同的是：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于140重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.65mol/L，在100℃下回流12h，然后按Sn4+:Sr2+:Ti4+＝0.4:0.4:0.4的比例添加SrCl2·6H2O、TiCl4，继续在100℃下回流12h，在32℃下陈化26h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在50℃下干燥2.5h，然后浸渍在上述溶胶2min后，垂直平稳提拉4次，再在90℃下干燥25min，然后在600℃热处理3h，制得(Sn0.4Sr0.4Ti0.4)O2纳米颗粒膜。
实施例7
一种半导体元件的制备方法，其他步骤均与实施例2相同，与实施例2不同的是：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于140重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.65mol/L，在100℃下回流12h，然后按Sn4+:Sr2+:Zr4+＝0.4:0.4:0.4的比例添加SrCl2·6H2O、ZrCl4，继续在100℃下回流12h，在32℃下陈化26h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在50℃下干燥2.5h，然后浸渍在上述溶胶2min后，垂直平稳提拉4次，再在90℃下干燥25min，然后在600℃热处理3h，制得(Sn0.4Sr0.4Zr0.4)O2纳米颗粒膜。
实施例8
一种半导体元件的制备方法，其他步骤均与实施例2相同，与实施例2不同的是：
在银浆稀释过程中添加β-桉叶醇，按银浆、松节油与β-桉叶醇的重量比为1:3:0.5对银浆稀释，并将其均匀涂覆在上述纳米颗粒膜两端进行热处理，热处理条件为：在140℃下干燥18min，然后在550℃下热处理10min，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
实施例9
一种半导体元件的制备方法，其他步骤均与实施例2相同，与实施例2不同的是：
在银浆稀释过程中添加β-桉叶醇，按银浆、松节油与β-桉叶醇的重量比为1:3:1对银浆稀释，并将其均匀涂覆在上述纳米颗粒膜两端进行热处理，热处理条件为：在140℃下干燥18min，然后在550℃下热处理10min，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
对比例1
一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于140重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.65mol/L，在100℃下回流12h，然后按Sn4+:Sr2+＝0.8:0.4的比例添加SrCl2·6H2O，继续在100℃下回流12h，在32℃下陈化26h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在50℃下干燥2.5h，然后浸渍在上述溶胶2min后，垂直平稳提拉4次，再在90℃下干燥25min，然后在600℃热处理3h，制得(Sn0.8Sr0.4)O2纳米颗粒膜；
其他步骤与实施例2相同。
对比例2
一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于140重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.65mol/L，在100℃下回流12h，然后按Sn4+:Hf4+＝0.6:0.4的比例添加HfCl4，继续在100℃下回流12h，在32℃下陈化26h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在50℃下干燥2.5h，然后浸渍在上述溶胶2min后，垂直平稳提拉4次，再在90℃下干燥25min，然后在600℃热处理3h，制得(Sn0.6Hf0.4)O2纳米颗粒膜；
其他步骤与实施例2相同。
对比例3
一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将SnCl2·2H2O溶于140重量份无水乙醇中，使Sn2+的浓度为0.65mol/L，在100℃下回流12h，在32℃下陈化26h，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将尺寸为20mm×10mm×4mm的β-氮化硅陶瓷基片用浓度为10％的稀盐酸、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，在50℃下干燥2.5h，然后浸渍在上述溶胶2min后，垂直平稳提拉4次，再在90℃下干燥25min，然后在600℃热处理3h，制得SnO2纳米颗粒膜；
其他步骤与实施例2相同。
试验例1
1.纳米颗粒膜X-射线粉末衍射的测定
本试验采用日本理学D/MAX-RAX射线衍射仪对试样进行XRD测试分析。
图1为实施例2中纳米颗粒膜的XRD谱图。由图1可以看出，在XRD谱图中出现晶相β-Si3N4的晶相衍射峰，且出现了(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜晶相衍射，无明显其他杂峰，物相较为单一，由此可知，制得在β-Si3N4陶瓷基片上表面涂覆(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜的制品。
2.半导体元件热电性能的测定
本试验通过测定半导体元件试样的功率因子来判定其热电性能；材料的功率因子P与电阻率成反比，而与Seebeck系数的平方成正比，是材料的热电性能的综合量度。其计算公式如下：
P＝S2/ρ
式中：P为试样的功率因子，μw/(m·K2)；S为试样的Seebeck系数，μv/K；ρ为试样的电阻率，Ω·m。
图2为半导体元件的功率因子。由图2可以看出，实施例1-7中半导体元件的功率因子高于0.63μw/(m·K2)；对比实施例2与对比例1-3，实施例2中半导体元件的功率因子高于对比例1-3，这说明在纳米颗粒膜中同时掺杂金属Sr与Hf，并将其涂覆在β-氮化硅陶瓷基片表面形成(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜，进而制得半导体元件，其提高了半导体元件的功率因子，即使半导体元件具有优良的热电性能；原因可能是金属Sr、金属Hf同时对金属Sn中掺杂，两者可能部分取代了金属Sn的晶格部分，使内部结构排列发生变化，以改变金属Sn的晶格结构，将其涂覆在陶瓷基片表面并制得半导体元件，其可能与陶瓷基片在高温条件下发生一定的协同作用，显著提高了半导体元件的热电性能；对比实施例2与实施例8、实施例9，实施例1中半导体元件的功率因子与实施例8、实施例9几乎无区别，这说明在稀释银浆过程中添加β-桉叶醇，再将其涂覆在纳米颗粒膜表面制得半导体元件，对半导体元件的热电性无影响。
3.半导体元件强度的测定
本试验将试样在万能材料试验机上进行三点抗弯试验；测试条件为：跨距为30mm，加载速率为0.15mm/min，每组做3次平行实验，将β-氮化硅陶瓷基片作为对照组。其计算公式如下：
A＝3FL/(2bh2)
式中：F为样品断裂时最大破坏载荷，N；L为支座间的跨距，mm；b为试样的宽度，mm；h为试样的高度，mm；
图3为半导体元件的抗弯强度。由图3可以看出，实施例1-7中半导体元件的抗弯强度高于855MPa；对比实施例2与对比例1-3、对照组，实施例2中半导体元件的抗弯强度远高于对比例1-3、对照组，这说明在纳米颗粒膜中同时掺杂金属Sr与Hf，并将其涂覆在β-氮化硅陶瓷基片表面形成(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜，进而制得半导体元件，两种元素的掺杂起协同作用，显著提高了半导体元件的抗弯强度；原因可能是金属Sr、金属Hf同时对金属Sn中掺杂，两者可能部分取代了金属Sn的晶格部分，使内部结构排列发生变化，以改变金属Sn的晶格结构，将其涂覆在陶瓷基片表面并制得半导体元件，其可能与陶瓷基片在高温条件下发生一定的作用，进而提高了半导体元件的抗弯强度；对比实施例2与实施例8、实施例9，实施例8、实施例9中半导体元件的抗弯强度稍微高于实施例2，这说明在稀释银浆过程中添加β-桉叶醇，再将其涂覆在纳米颗粒膜表面制得半导体元件，对半导体元件的抗弯强度具有一定的提升作用；原因可能是其与松节油起协同作用对银浆进行稀释，同时使稀释后的银浆均匀紧密附着在纳米颗粒膜表面，从而达到提高半导体元件机械性能的效果。
4.半导体元件塞贝克系数的测定
本试验采用ZEM-3(Ulvac-Riko公司)测量样品在600℃下的塞贝克系数。
图4为半导体元件的塞贝克系数。由图4可以看出，实施例1-7中半导体元件的塞贝克系数不低于355μV/k；对比实施例2与对比例1-3，实施例2中半导体元件的塞贝克系数高于对比例1-3，这说明在纳米颗粒膜中同时掺杂金属Sr与Hf，并将其涂覆在β-氮化硅陶瓷基片表面形成(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜，进而制得半导体元件，其提高了半导体元件的塞贝克系数，即使半导体元件具有优良的热电转换效率；原因可能是金属Sr、金属Hf同时对金属Sn中掺杂，两者可能部分取代了金属Sn的晶格部分，使内部结构排列发生变化，以改变金属Sn的晶格结构，将其涂覆在陶瓷基片表面并制得半导体元件，其可能与陶瓷基片在高温条件下发生一定的协同作用，显著提高了半导体元件的塞贝克系数，使其具有优良的热电性能；对比实施例2与实施例8、实施例9，实施例1中半导体元件的塞贝克系数与实施例8、实施例9几乎无区别，这说明在稀释银浆过程中添加β-桉叶醇，再将其涂覆在纳米颗粒膜表面制得半导体元件，对半导体元件的塞贝克系数几乎无影响。
5.半导体元件耐磨性的测定
本试验采用Tribometer(瑞士CSM)摩擦磨损试验机测定样品的摩擦系数。采用球盘式对磨。施加一定载荷使对磨副在薄膜表面同心旋转进行对磨，力信号传感器给出摩擦力信号经转换为摩擦系数；过分析摩擦系数可得出样品的磨损性能。
图5为半导体元件的摩擦系数。由图5可以看出，实施例1-7中半导体元件的摩擦系数低于0.63，对比实施例2与对比例1-3，实施例2中半导体元件的摩擦系数低于对比例1-3、对照组，这说明在纳米颗粒膜中同时掺杂金属Sr与Hf，并将其涂覆在β-氮化硅陶瓷基片表面形成(Sn0.4Sr0.4Hf0.4)O2纳米颗粒膜，进而制得半导体元件，两种元素的掺杂起协同作用，降低了半导体元件的摩擦系数，使半导体元件具有优良的耐磨性；对比实施例2与实施例8、实施例9，实施例8、实施例9中半导体元件的摩擦系数低于实施例2，这说明在稀释银浆过程中添加β-桉叶醇，再将其涂覆在纳米颗粒膜表面制得半导体元件，提高了半导体元件的耐磨性能。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种半导体元件，包括陶瓷基片与涂覆在所述陶瓷基片的纳米颗粒膜；
所述纳米颗粒膜由(Sn1-a-bSr2aMb)O2制备得到；其中，
0.1≤a＜0.3，0.2≤b＜0.5；
金属M为Ti、Zr、Hf中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种半导体元件，其特征在于：所述陶瓷基片为α-氧化铝、α-氮化硅或β-氮化硅中的一种。
3.权利要求1所述的一种半导体元件，其特征在于：所述半导体元件的功率因子高于0.63μw/(m·K2)。
4.权利要求1所述的一种半导体元件在实时荧光定量PCR仪热电模块中的用途。
5.权利要求1中所述的(Sn1-a-bSr2aMb)O2在提高半导体元件热电性中的用途。
6.权利要求1中所述的(Sn1-a-bSr2aMb)O2在提高半导体元件抗弯强度中的用途。
7.权利要求1所述的一种半导体元件的制备方法，包括以下步骤：
将锡盐溶于无水乙醇中，回流，然后添加锶盐、金属M盐，继续回流，陈化，得到溶胶；
采用浸渍-提拉工艺，将陶瓷基片浸渍在所述溶胶中，提拉，制得纳米颗粒膜；
将银浆稀释，并涂覆在所述纳米颗粒膜两端进行热处理，在银电极两端焊接引线制得半导体元件。
8.根据权利要求7所述的一种半导体元件的制备方法，其特征在于：所述金属M盐为TiCl4、ZrCl4、HfCl4中的一种。
9.根据权利要求7所述的一种半导体元件的制备方法，其特征在于：所述回流温度为85～100℃，回流时间为18～24h。
10.根据权利要求7所述的一种半导体元件的制备方法，其特征在于：所述热处理条件为在135～145℃干燥15～25min，然后在500～600℃处理5～15min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5275001A (en) * 1991-10-07 1994-01-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Thermoelectric cooling device
JP2002064227A (ja) * 2000-08-18 2002-02-28 Sumitomo Special Metals Co Ltd 熱電変換材料とその製造方法
JP2007258200A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Univ Nagoya 熱電変換材料及びそれを用いた熱電変換膜
JP4867618B2 (ja) * 2006-11-28 2012-02-01 住友化学株式会社 熱電変換材料
US20090253227A1 (en) * 2008-04-08 2009-10-08 Defries Anthony Engineered or structured coatings for light manipulation in solar cells and other materials
DE102010041652A1 (de) * 2010-09-29 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Thermoelektrischer Generator
SG192798A1 (en) * 2011-02-17 2013-09-30 Univ Nanyang Tech Inorganic nanorods and a method of forming the same, and a photoelectrode and a photovoltaic device comprising the inorganic nanorods
CN102390935B (zh) * 2011-08-22 2013-08-14 沈阳工业大学 一种球形颗粒堆积多孔结构钛酸锶薄膜的制备方法
US20190123384A1 (en) * 2017-09-05 2019-04-25 Seeo, Inc. Surface coatings for ceramic electrolyte particles
FR3074576B1 (fr) * 2017-12-04 2020-01-03 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Capteur de motif thermique a capacite pyroelectrique comprenant une matrice sol-gel et des particules d'oxyde metallique

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