CN217484236U - 一种薄膜热电性能参数测试装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种薄膜热电性能参数测试装置和系统，属于热电性能测试技术领域，解决了测试装置测试工序繁琐问题。装置包括样品台、控温块、第一PCB电路板和第二PCB电路板；控温块包括第一控温块和第二控温块，其平行且分离地设置在样品台上；第一PCB电路板上设置有通孔，两个控温块分别贯穿通孔，第一PCB电路板与样品台接触，第一PCB电路板上设置有测试电极触点；第二PCB电路板设置在第一PCB电路板的上方，控温块的上端位于两个电路板之间，第二PCB电路板的下表面垂直设置有与测试电极触点相对应的第一金属弹簧探针以及与待测样品上的电极接触点相对应的第二金属弹簧探针，其互相电连通。该装置测试工序简单。

Description

一种薄膜热电性能参数测试装置和系统

技术领域

本实用新型涉及热电性能测试技术领域，尤其涉及一种薄膜热电性能参数测试装置和系统。

背景技术

热电材料是一种能够将热能直接转换为电能实现温差发电的特殊功能材料，为自然界环境热和废热提供了一种简单有效的利用方式。有机共轭分子材料具有本征热导低和柔韧性好等特点，在低温微温差发电及柔性能源器件方面具有独特优势，可以与无机热电材料形成互补，推动热电领域的快速发展。尽管如此，有机热电作为新兴的交叉前沿方向，在材料和器件的诸多方面都缺乏基本认知，迫切需要从高性能材料、热电转换基本机制和多功能器件等方面开展系统研究，推动领域的蓬勃发展。

当前，有机热电材料的研究以薄膜形态的热电材料为主，开展低温区及磁场调控等相关的薄膜热电性能研究对于理清热电转换基本机制、开发高性能材料、发展多功能器件等方面皆具有重要意义。

在热电材料的温差发电性能参数测试方面，塞贝克系数是热电材料的最重要参数之一。将样品设置于特定的基础温度，在样品两端创建合适的温度差以便测试平行于温差方向的温差电压(塞贝克电压)，并进而根据塞贝克电压与温度差的比值计算塞贝克系数是关键；结合电导率的测试结果，可以计算热电材料的功率因子。另一方面，将样品设置于特定磁场环境，当磁场与样品表面和温度差的方向均垂直，则在样品的同时垂直于温度差和磁场的方向上，可以测得另一种温差电压即能斯特电压，进而可以计算能斯特系数。开展塞贝克效应和能斯特效应的研究，一方面可以获得不同热能利用方式的高性能热电材料，另一方面可以用于深入研究材料的电荷输运性质和机制。然而，用于有机薄膜热电材料在低温区及磁场调控等相关的热电性能参数表征设备还极度匮乏。

另外，传统热电性能测试中，通常需要通过导电胶将金丝或通过焊锡焊接将金属线缆连接于待测样品电极和测试系统电路上，更换样品的时候需要重新焊线，工序繁琐且容易导致电路虚接触，不便于连续快速和准确测试。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种薄膜热电性能参数测试装置和系统，本实用新型的薄膜热电性能参数测试装置和系统至少可以解决以下问题之一：(1)现有的薄膜热电性能参数测试装置测试工序繁琐的问题；(2)现有的薄膜热电性能参数测试设备难以提供低温区尤其是液氮至液氦温度区间的测试功能；(3)现有的薄膜热电性能参数测试设备难以提供强磁场的测试环境或外磁场对热电性能调控的测试功能。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种薄膜热电性能参数测试装置，所述薄膜热电性能参数测试装置包括样品台、控温块、第一PCB电路板和第二PCB电路板；

其中，所述控温块包括第一控温块和第二控温块，所述第一控温块和第二控温块平行且分离地设置在样品台的上表面，所述第一控温块和第二控温块的上表面用于放置待测样品；

所述第一PCB电路板上设置有两个分别与所述第一控温块和第二控温块相对应的通孔，所述第一控温块和第二控温块分别贯穿所述通孔，所述第一PCB电路板的下表面与样品台的上表面接触，所述第一PCB电路板的上表面设置有测试电极触点；

所述第二PCB电路板设置在所述第一PCB电路板的上方，所述第一控温块和第二控温块的上端位于所述第一PCB电路板与第二PCB电路板之间，所述第二PCB电路板的下表面垂直设置有与所述测试电极触点相对应的第一金属弹簧探针以及与待测样品上的电极接触点相对应的第二金属弹簧探针，第一金属弹簧探针和第二金属弹簧探针互相电连通，所述第一金属弹簧探针用于接触所述第一PCB电路板上的测试电极触点，所述第二金属弹簧探针用于接触待测样品上的电极接触点。

优选地，所述第一控温块和第二控温块的上表面分别设置有样品承载区，待测样品的两端分别位于所述第一控温块和第二控温块的样品承载区内。

优选地，所述第一控温块上设置有第一加热器和第一测温元件；

和/或所述第二控温块上设置有第二加热器和第二测温元件。

优选地，所述第一控温块上设置有第一加热器安装孔和第一测温元件安装孔，所述第一加热器位于第一加热器安装孔内，所述第一测温元件位于第一测温元件安装孔内；

和/或所述第二控温块上设置有第二加热器安装孔和第二测温元件安装孔，所述第二加热器位于第二加热器安装孔内，所述第二测温元件位于第二测温元件安装孔内。

优选地，所述第一PCB电路板的上表面还设置有加热电极触点和测温电极触点，所述加热电极触点与所述第一加热器和/或第二加热器连接，测温电极触点与所述第一测温元件和/或第二测温元件连接。

优选地，所述第一PCB电路板的上表面还设置有线缆焊线点，所述线缆焊线点与测试电极触点、加热电极触点和测温电极触点通过第一PCB电路板内部埋设的电路互相电连接。

优选地，所述第一金属弹簧探针的长度大于所述第二金属弹簧探针的长度。

优选地，所述薄膜热电性能参数测试装置还包括螺丝柱和与所述螺丝柱相匹配的螺丝，所述螺丝柱的一端贯穿所述第一PCB电路板后与样品台的上表面连接，所述螺丝柱的另一端通过螺丝与所述第二PCB电路板垂直连接。

优选地，所述薄膜热电性能参数测试装置还包括与所述样品台相匹配的热屏蔽罩，所述控温块、第一PCB电路板和第二PCB电路板位于所述热屏蔽罩内，所述热屏蔽罩的下端敞口与所述样品台的边缘螺纹连接。

本实用新型还提供了一种薄膜热电性能参数测试系统，该系统包括低温和/或磁场控制装置和上述薄膜热电性能参数测试装置。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

1、本实用新型通过设置含有第一金属弹簧探针和第二金属弹簧探针的第二PCB电路板，第二金属弹簧探针与待测样品的电极接触点接触，第一金属弹簧探针与第一PCB电路板上的测试电极触点接触，同时，第一金属弹簧探针和第二金属弹簧探针互相电连通，从而间接实现了待测样品的电极接触点与第一PCB电路板上的测试电极触点电连接，避免了现有技术中的通过金属线缆焊接来连接待测样品的电极接触点和测试电极触点。同时，通过金属弹簧探针的电路连通方式，也避免了对薄膜样品焊接或第一PCB电路板金属电极触点焊接的破坏。而且，更换样品时只需要拆除第二PCB电路板即可，更换过程方便、快捷，不会破坏样品和电极触点。

2、将本实用新型的薄膜热电性能参数测试装置与低温和/或磁场控制装置结合，可以实现低温和多场环境的热电性能表征。所述低温和/或磁场控制装置可以为现有的具有低温和/或磁场控制功能的设备，借助于原商用设备所提供的强大的低温和磁场控制功能，不仅可以进行低温甚至极低温区域的热电性能研究，还可以进行磁调控热电性能如能斯特效应的研究；结合同一样品上原位的磁阻和霍尔效应的表征结果，可进一步深入分析待测样品的电荷输运机制等科学问题。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本实用新型的薄膜热电性能参数测试装置的整体示意图。

图2是本实用新型的薄膜热电性能参数测试装置的拆分示意图。

图3是本实用新型的控温块的示意图。

图4是本实用新型的第一PCB电路板示意图。

图5是本实用新型的第二PCB电路板示意图。

图6A是6电极霍尔巴结构器件的待测样品示意图。

图6B是具有平行4电极结构器件的待测样品示意图。

图7是本实用新型的第二PCB电路板上的金属弹簧探针与待测样品电极接触示意图。

图8是本实用新型的装置需要进行样品更换时拆除第二PCB电路板示意图。

附图标记：

1-样品台；2-控温块；201-第一控温块；202-第二控温块；203-第一加热器安装孔；204-第二加热器安装孔；205-第一测温元件安装孔；206-第二测温元件安装孔；207-样品槽；3-第一PCB电路板；301-通孔；302-金属电极触点；303-安装螺丝柱通孔；304-线缆焊线点；401-螺丝柱；402-螺丝；5-待测样品；501-待测样品的衬底；502-待测样品薄膜；503-待测样品的电极触点；6-第二PCB电路板；601-第一金属弹簧探针；602-第二金属弹簧探针；603-安装螺丝通孔；7-热屏蔽罩。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

在热电材料的温差发电性能参数测试方面，塞贝克系数是热电材料的最重要参数之一。将样品设置于特定的基础温度，在样品两端创建合适的温度差以便测试平行于温差方向的温差电压(塞贝克电压)，并进而根据塞贝克电压与温度差的比值计算塞贝克系数是关键；结合电导率的测试结果，可以计算热电材料的功率因子。另一方面，将样品设置于特定磁场环境，当磁场与样品表面和温度差的方向均垂直，则在样品的同时垂直于温度差和磁场的方向上，可以测得另一种温差电压即能斯特电压，进而可以计算能斯特系数。开展塞贝克效应和能斯特效应的研究，一方面可以获得不同热能利用方式的高性能热电材料，另一方面可以用于深入研究材料的电荷输运性质和机制。有鉴于此，开发一种适用于测试低温区和磁场调控环境的薄膜热电材料性能参数测试装置，是目前亟需解决的问题。

美国Quantum Design公司的综合物性测量系统、英国牛津仪器公司的低温强磁场综合物性测量设备、美国Lakeshore公司的低温真空磁场探针台等设备均能够提供接近或低于液氦温度的低温真空及特定强度的磁场控制测试环境，为在上述相关设备对于待测样品的低温和磁场控制基础上开发经济便捷的热电和磁热电性能参数测试装置(功能)提供的便捷经济的方案可能。也就是说，利用现有的商用低温和/或磁场控制设备开发其薄膜热电测试功能是一个经济而便捷有效的途径。

另外，传统热电测试中，通常需要通过导电胶将金丝或通过焊锡焊接将金属线缆连接于待测样品电极和测试系统电路的金属触点上，更换样品的时候需要重新焊线，工序繁琐且容易导致电路虚接触，不便于连续快速和准确测试。

由此，本实用新型的一个具体实施例，提供了一种薄膜热电性能参数测试装置，如图1-图8所示，所述薄膜热电性能参数测试装置包括样品台1、控温块2、第一PCB电路板3和第二PCB电路板6；

其中，所述控温块2包括第一控温块201和第二控温块202，所述第一控温块201和第二控温块202平行且分离地设置在样品台1的上表面，所述第一控温块201和第二控温块202的上表面用于放置待测样品5；

所述第一PCB电路板3上设置有两个分别与所述第一控温块201和第二控温块202相对应的通孔301，所述第一控温块201和第二控温块202分别贯穿所述通孔301，所述第一PCB电路板3的下表面与样品台1的上表面接触，所述第一PCB电路板3的上表面设置有测试电极触点；

所述第二PCB电路板6设置在所述第一PCB电路板3的上方，所述第一控温块201和第二控温块202的上端位于所述第一PCB电路板3与第二PCB电路板6之间，所述第二PCB电路板6的下表面垂直设置有与所述测试电极触点相对应的第一金属弹簧探针601以及与待测样品5上的电极接触点相对应的第二金属弹簧探针602，第一金属弹簧探针601和第二金属弹簧探针602互相电连通，所述第一金属弹簧探针601用于接触所述第一PCB电路板3上的测试电极触点，所述第二金属弹簧探针602用于接触待测样品5上的电极接触点。

采用本实用新型的薄膜热电性能参数测试装置测试样品时，将待测样品5的两端分别置于第一控温块201和第二控温块202上，第一金属弹簧探针601与所述第一PCB电路板3上的测试电极触点接触，所述第二金属弹簧探针602与待测样品5上的电极接触点接触，通过第一控温块201和第二控温块202设置不同温度，使得待测样品5的两端形成温差，进而测量待测样品的热电性能。

与现有技术相比，本实用新型提供通过设置含有第一金属弹簧探针和第二金属弹簧探针的第二PCB电路板，第二金属弹簧探针与待测样品的电极接触点接触，第一金属弹簧探针与第一PCB电路板上的测试电极触点接触，同时，第一金属弹簧探针和第二金属弹簧探针互相电连通，从而间接实现了待测样品的电极接触点与第一PCB电路板上的测试电极触点电连接，避免了现有技术中的通过金属线缆焊接来连接待测样品的电极接触点和测试电极触点。同时，通过金属弹簧探针的电路连通方式，也避免了对薄膜样品焊接或第一PCB电路板金属电极触点焊接的破坏。而且，更换样品时只需要拆除第二PCB电路板即可，更换过程方便、快捷，不会破坏样品和电极触点。

由于该薄膜热电性能参数测试装置可以与现有的具有低温和/或磁场控制功能的设备结合使用，即借助于原商用设备所提供的强大的低温和磁场控制功能，因此，所述样品台1可以直接采用相应的商用低温和/或磁场控制设备的样品台，例如，可以采用其常用的标准样品台，也可以根据原样品台的形状和功能进行设计开发新的适配样品台。该样品台具有优秀的导热性能，安置于原商用控温和/或控磁场设备的样品台安置指定位置，并与原设备的温度控制模块实现良好的热接触和热交换，从而可为待测样品提供基础温度控制功能。

本实用新型中，所述第一控温块201和第二控温块202之间设置有间隙，进一步地，所述第一控温块201和第二控温块202的上表面分别设置有样品承载区，待测样品5的两端分别位于所述第一控温块201和第二控温块202的样品承载区内。从而通过两个控温块的不同温度控制实现样品两端的温度差创建，并进而用于待测样品的塞贝克电压和能斯特电压的测试。

具体地，所述样品承载区为样品槽207，有利于快速安置特定形状和尺寸的待测样品。

现有技术的用于低温和磁场环境测试的传统薄膜热电器件大多采用片上原位器件制备与片上温差创建和标定，即直接对待测样品器件进行电连接加热，其器件制备工艺和温差标定过程繁琐、测试低效。本实用新型中通过控温块2对待测样品加热，方便、容易控制温差，且不会对待测样品造成损坏。第一控温块201和第二控温块202可以采用高热导的材料加工而成，例如，材料可以是铜等具有高热导率的材料，其效果是实现第一控温块201和第二控温块202各个位置尤其是其表面用于放置待测样品区域的温度均匀。

为了实现第一控温块201和第二控温块202之间的温差创建，所述第一控温块201上设置有第一加热器和第一测温元件；和/或所述第二控温块202上设置有第二加热器和第二测温元件。即，可以对第一控温块201和第二控温块202分别都进行加热，也可以只对其一进行加热。由于第一控温块201和第二控温块202与样品台1之间有良好的热传导。

在不对第一控温块201和第二控温块202进行独立加热控温时，第一控温块201和第二控温块202的温度与样品台1的基础温度相同，样品台1的基础温度由原测试系统进行控制或提供。当对第一控温块201或第二控温块202进行单独或分别加热控温至不同温度时，第一控温块201与第二控温块202之间将创建形成特定的温度差，从而可对待测样品5两端进行不同的温度控制，使待测样品两端形成特定温度差并进行温差电动势(塞贝克电压)和能斯特电压的测试。待测样品的基础温度由原测试系统控制的样品台1的基础温度提供，待测样品的温度差由第一控温块201与第二控温块202之间形成的特定温度差提供。当只在第一控温块201和第二控温块202中的一个安装加热器时，即只对第一控温块201和第二控温块202之一进行加热，其效果是，安装加热器的控温块提供高温端，未安装加热器的控温块提供低温端(与样品台1相同的基础温度)，从而也可以创建待测样品测试所需要的基础温度和温度差。

示例性地，所述第一控温块201上设置有第一加热器安装孔203和第一测温元件安装孔205，所述第一加热器位于第一加热器安装孔203内，所述第一测温元件位于第一测温元件安装孔205内；和/或所述第二控温块202上设置有第二加热器安装孔204和第二测温元件安装孔206，所述第二加热器位于第二加热器安装孔204内，所述第二测温元件位于第二测温元件安装孔206内。

本实用新型中，加热器可以是加热棒或其他小型加热部件，所述测温元件可以是测温热电偶或测温热电阻；可选地，测温元件也可以用螺丝或贴附等方式固定安装于控温块的外围。

需要注意的是，第一控温块201和第二控温块202分别与样品台1之间安装缓冲块，缓冲块用于减缓第一控温块201和第二控温块202与样品台1之间的热传递。其效果是，既能使第一控温块201和第二控温块202与样品台1之间保持较良好的热传递，使得第一控温块201和第二控温块202可以共享专用样品台1的基础温度，又能减缓第一控温块201和第二控温块202与样品台1之间的高效热传导，有利于第一控温块201和第二控温块202之间创建更大的温度差。

示例性地，第一控温块201和第二控温块202与样品台1可以一体设计并一体加工成型。

本实用新型中，所述第一PCB电路板3的上表面还设置有加热电极触点和测温电极触点，所述加热电极触点与所述第一加热器和/或第二加热器连接，测温电极触点与所述第一测温元件和/或第二测温元件连接。

可以理解的是，所述第一PCB电路板3的上表面设置有测试电极触点、加热电极触点和测温电极触点。其中，测试电极触点用于通过第二PCB电路板6连通待测样品的电极并用于测试待测样品的电性能和热电性能，加热电极触点用于为加热器提供加热电源电路，测温电极触点用于为测温元件提供测温电路。

所述第一PCB电路板3的上表面还设置有线缆焊线点304，所述线缆焊线点304与测试电极触点、加热电极触点和测温电极触点通过第一PCB电路板3内部埋设的电路互相电连接。进一步地，线缆焊线点304在第一PCB电路板3的下方焊接好线缆以后，线缆沿样品台1外围的线缆槽架设到样品台1内部的线缆接口，并通过样品台1的内部线缆接口与原测试系统的测试电路实现快速电接通方式，从而实现第一PCB电路板3上的电路与测试系统外部架设的电路或源表的快速电连通。

示例性地，所述第一PCB电路板3的上表面设置有12个金属电极触点302，位置分布可以按需进行加工设置。其中2个或4个金属电极触点为加热电极触点，用于给第一加热器和/或第二加热器提供加热电源，通过电路焊接将加热电极触点与第一加热器和/或第二加热器实现稳固电连通；其中4个金属电极触点为测温电极触点，用于给第一测温元件和/或第二测温元件提供测试电路，通过电路焊接将测温电极触点与第一测温元件和/或第二测温元件实现稳固电连通；剩余的4个或6个金属电极触点为测试电极触点，测试电极触点通过第二PCB电路板6上的第一金属弹簧探针601和第二金属弹簧探针602连接待测样品的电极触点。

本实用新型中，第一金属弹簧探针601用于接触第一PCB电路板3上的测试电极触点，第二金属弹簧探针602用于接触待测样品5上的电极触点，第一金属弹簧探针601与第二金属弹簧探针602通过所述第二PCB电路板6内部设置的电路互相连接；且第二金属弹簧探针602的分布与待测样品的电极触点位置分布对应，第一金属弹簧探针601与第一PCB电路板3上用于待测样品性能测试的测试电极触点分布位置对应。

考虑到待测样品5是放置在控温块2上的，因此，所述第一金属弹簧探针601的长度大于所述第二金属弹簧探针602的长度。通过弹簧的伸缩既可以保证探针与电极的良好电接触，又可以减少金属探针对待测样品5和第一PCB电路板3上的电极触点的硬压力，避免对待测薄膜样品和第一PCB电路板的破坏。

所述第一金属弹簧探针601和第二金属弹簧探针602的具体结构可以为本领域常用的弹簧探针，只要能够是实现探针的针头与电极触点软接触即可。

为了进一步保证薄膜热电性能参数测试装置的稳定性以及更换样品的便利性，所述薄膜热电性能参数测试装置还包括螺丝柱401和与所述螺丝柱401相匹配的螺丝402，所述螺丝柱401的一端贯穿所述第一PCB电路板3后与样品台1的上表面连接，所述螺丝柱401的另一端通过螺丝402与所述第二PCB电路板6垂直连接，所述第一PCB电路板3上设置有安装螺丝柱通孔303，所述第二PCB电路板6上设置有安装螺丝通孔603。更换样品时，只需要拧开螺丝402，取下第二PCB电路板6，就可以更换控温块2上的待测样品。

为了降低样品所处的环境辐射对待测样品温度及温度差的影响，所述薄膜热电性能参数测试装置还包括与所述样品台1相匹配的热屏蔽罩7，所述控温块2、第一PCB电路板3和第二PCB电路板6位于所述热屏蔽罩7内，所述热屏蔽罩7的下端敞口与所述样品台1的边缘螺纹连接。在更换样品时，打开热屏蔽罩7，拧去螺丝402并取下第二PCB电路板6后，可快速更换待测样品5。待测样品5的电极结构如果发生变化，仅需更换具有相应第二金属弹簧探针602分布的第二PCB电路板6，装置的其余部件在装配好后通常可以维持不动。

本实用新型还提供了一种薄膜热电性能参数测试系统，该系统包括低温和/或磁场控制装置和上述薄膜热电性能参数测试装置。

所述低温和/或磁场控制装置可以为现有的具有低温和/或磁场控制功能的物性测试设备，例如，美国Quantum Design公司的综合物性测量系统、英国牛津仪器公司的低温强磁场综合物性测量设备、美国Lakeshore公司的低温真空磁场探针台。

具体地，以美国Quantum Design公司的商用综合物性测量系统为例，在以其通用样品托(Puck样品托)作为样品台1的基础上开发薄膜热电性能参数测试装置，用于研究薄膜热电材料的热电性能参数，例如电导率、塞贝克电压、塞贝克系数、功率因子，并利用该综合物性测量系统所能提供的垂直于待测样品表面方向的超导强磁场，进一步具备样品的霍尔效应和能斯特效应测试功能。

利用美国Quantum Design公司的综合物性测试系统所能提供的基础温度控制(例如：2至400K)和磁场控制(例如：0至±9T)环境，可以在美国Quantum Design公司的综合物性测试系统上实现低温区以及磁场调控下薄膜热电样品的热电材料性能参数测试，计算待测样品的电导率、塞贝克系数、能斯特系数，并计算热电功率因子等参数，进而判断材料热电性能或磁热电性能的优劣；结合霍尔效应测试和磁阻测试，可进一步开展热电材料的电荷输运机制研究分析。

本实用新型中，待测样品5包含衬底501、图案化的待测样品薄膜502和待测样品的金属电极触点503。

图6A为具有6电极霍尔巴(hall bar)结构的器件，可用于测试电阻(电导率)、塞贝克电压(塞贝克系数)、霍尔电压(霍尔系数)、磁阻、能斯特电压(能斯特系数)等参数，进而根据相应公式求解热电或磁热电相关的其他参数或用于研究电子材料相关的电荷输运机制；其器件电极的金属触点中，平行于温差方向的四个触点可同时满足进行电阻(进而计算电导率)、塞贝克电压(进而计算塞贝克系数)和磁阻的测试，垂直于温差方向的2个电极触点可以进行霍尔效应和能斯特效应的测试。

图6B为具有平行4电极结构的器件，可用于测试电阻(电导率)、塞贝克电压(塞贝克系数)、磁阻等参数，进而根据相应公式求解热电功率因子等其他参数或用于研究热电材料相关的电荷输运机制。

通过设计具有标准尺寸的样品和样品电极图案，样品可以准确的安置于样品槽上，样品衬底底部与样品槽表面之间可以通过导热胶进行增强样品固定和增强热传导。第二PCB电路板6上的第二金属弹簧探针602的分布与待测样品的电极接触点分布一一对应，第一金属弹簧探针601和第二金属弹簧探针602的数量和弹簧探针分布可以根据待测样品的电极变化进行定制，从而既能保证弹簧探针与待测样品电极以及第一PCB电路板的接触点电极都有很好的对应关系，不会错位，又能拓展本装置的对于不同电极图案样品的适用性。

在测试系统外部搭配满足测试精度要求的必要的电学源表、温控仪等部件，可以开发一套用于控制并实时记录时间、磁场、温度、温度差、待测样品的电压、电流等信号的程序，并结合电导率、塞贝克系数、能斯特系数、霍尔系数、磁阻率等计算公式实时显示相关的测试曲线或测试结果。例如：在开发的程序中录入待测样品的长度、宽度、厚度等参数，设置或实时读取测试温度和磁场条件，通过开发的内置计算程序，可自动输出电导率(σ＝IL/(VWH)，其中σ、I、L、V、W、H分别是电导率、电流、长度、电压、宽度和厚度)、塞贝克系数(S＝ΔV/ΔT，S为塞贝克系数，ΔT为材料两端的温度差，ΔV为材料两端的塞贝克电压)、功率因子(PF＝S²σ)和载流子迁移率、载流子浓度、能斯特系数等参数。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中所涉及的程序/软件为现有技术常见的方法，本实用新型不涉及任何软件方面的改进。本实用新型仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系进行连接即可，其中并不涉及任何程序软件方面的改进。而至于各个相应功能的硬件装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述薄膜热电性能参数测试装置包括样品台(1)、控温块(2)、第一PCB电路板(3)和第二PCB电路板(6)；

所述控温块(2)包括第一控温块(201)和第二控温块(202)，所述第一控温块(201)和第二控温块(202)平行且分离地设置在样品台(1)的上表面，所述第一控温块(201)和第二控温块(202)的上表面用于放置待测样品(5)；

所述第一PCB电路板(3)上设置有两个分别与所述第一控温块(201)和第二控温块(202)相对应的通孔(301)，所述第一控温块(201)和第二控温块(202)分别贯穿所述通孔(301)，所述第一PCB电路板(3)的下表面与样品台(1)的上表面接触，所述第一PCB电路板(3)的上表面设置有测试电极触点；

所述第二PCB电路板(6)设置在所述第一PCB电路板(3)的上方，所述第一控温块(201)和第二控温块(202)的上端位于所述第一PCB电路板(3)与第二PCB电路板(6)之间，所述第二PCB电路板(6)的下表面垂直设置有与所述测试电极触点相对应的第一金属弹簧探针(601)以及与待测样品(5)上的电极接触点相对应的第二金属弹簧探针(602)，第一金属弹簧探针(601)和第二金属弹簧探针(602)互相电连通，所述第一金属弹簧探针(601)用于接触所述第一PCB电路板(3)上的测试电极触点，所述第二金属弹簧探针(602)用于接触待测样品(5)上的电极接触点。

2.根据权利要求1所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述第一控温块(201)和第二控温块(202)的上表面分别设置有样品承载区，待测样品(5)的两端分别位于所述第一控温块(201)和第二控温块(202)的样品承载区内。

3.根据权利要求1所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述第一控温块(201)上设置有第一加热器和第一测温元件；

和/或所述第二控温块(202)上设置有第二加热器和第二测温元件。

4.根据权利要求3所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述第一控温块(201)上设置有第一加热器安装孔(203)和第一测温元件安装孔(205)，所述第一加热器位于第一加热器安装孔(203)内，所述第一测温元件位于第一测温元件安装孔(205)内；

和/或所述第二控温块(202)上设置有第二加热器安装孔(204)和第二测温元件安装孔(206)，所述第二加热器位于第二加热器安装孔(204)内，所述第二测温元件位于第二测温元件安装孔(206)内。

5.根据权利要求4所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述第一PCB电路板(3)的上表面还设置有加热电极触点和测温电极触点，所述加热电极触点与所述第一加热器和/或第二加热器连接，测温电极触点与所述第一测温元件和/或第二测温元件连接。

6.根据权利要求5所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述第一PCB电路板(3)的上表面还设置有线缆焊线点(304)，所述线缆焊线点(304)与测试电极触点、加热电极触点和测温电极触点通过第一PCB电路板(3)内部埋设的电路互相电连接。

7.根据权利要求1所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述第一金属弹簧探针(601)的长度大于所述第二金属弹簧探针(602)的长度。

8.根据权利要求1所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述薄膜热电性能参数测试装置还包括螺丝柱(401)和与所述螺丝柱(401)相匹配的螺丝(402)，所述螺丝柱(401)的一端贯穿所述第一PCB电路板(3)后与样品台(1)的上表面连接，所述螺丝柱(401)的另一端通过螺丝(402)与所述第二PCB电路板(6)垂直连接。

9.根据权利要求1所述的薄膜热电性能参数测试装置，其特征在于，所述薄膜热电性能参数测试装置还包括与所述样品台(1)相匹配的热屏蔽罩(7)，所述控温块(2)、第一PCB电路板(3)和第二PCB电路板(6)位于所述热屏蔽罩(7)内，所述热屏蔽罩(7)的下端敞口与所述样品台(1)的边缘螺纹连接。

10.一种薄膜热电性能参数测试系统，其特征在于，该系统包括低温和/或磁场控制装置和由权利要求1-9中任意一项所述的薄膜热电性能参数测试装置。

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