WO2022156740A1 - 一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置及方法，装置包括：微纳测量模块（A），被配置为悬空放置待测样品（4），包括并排对称间隔布置的第一电极（1）、第二电极（2）和第三电极（3）；测控系统（B），包括：第一电源（11）、第二电源（13）、第一电阻箱（10）、第二电阻箱（15）、第一开关（8）、第二开关（9），其中，第一电极（1）和第二电极（2）并联的一端与第一电源（11）的一极连接，第一电极（1）的另一端经第一开关（8）、第二电极（2）的另一端经第二开关（9）并联后与第一电阻箱（10）串联至第一电源（11）的另一极；第三电极（3）与第二电阻箱（15）串联后与第二电源（13）的两极连接；真空恒温舱（C），配置为放置微纳测量模块（A），真空度低于10- 4Pa；工控机（D），与测控系统（B）进行电性连接，采集测试数据。
Description
相关申请的引用
本申请要求于2021年01月20日向中国国家知识产权局递交的题为“一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法及装置”的中国专利申请202110072850.2的优先权，该申请的全部内容通过引用一并于此。
本公开属于热电材料领域，具体涉及一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法及装置。
热电材料是采用热电效应将热能和电能进行直接转换的一种无污染的绿色能源材料。随着纳米技术的快速发展，通过纳米技术将热电材料薄膜化及纤维化不仅可以极大的提升其热电效率，而且可以将其广泛应用于医学领域、军事领域以及人体温度监控。热电材料的热电转换效率一般用热电优值(ZT)来衡量，但是世界上目前并没有可以直接测量热电优值的方法及设备，都是通过分别测量材料热参数(热导率)及电参数(电导率及塞贝克系数)后计算ZT值，两次制样分别测量不仅麻烦，且经常会因为二次制样不同的微纳结构导致错误的计算结果。
此外，在材料热电性能测量方面存在以下问题：1.现有的测量仪器涵盖材料多为宏观体材料，对于微纳低维材料无能为力，缺乏可靠、方便的微纳低维材料热电性能测量仪器。2.现有测量仪器及方法分别针对电学和热学进行设计，无法直接测量ZT，也无法同时表征材料的热/电性能。3.对于微纳材料热电性能直接原位表征时如何保证电信号与热信号不互相干扰，如何实现热信号及电信号的高精度测量，以及如何针对同一个样品直接原位同时精确测量其热性能及电性能参数，且各参数间不存在依赖关系，可直接独立获得都是亟需解决的问题。
公开内容
有鉴于此，为了能够至少解决上述问题之一，本公开提供了一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法及装置，以实现针对同一种待测样品，能够 一次性精确测量，可直接独立获得样品的热电优值、电导率、热导率及塞贝克系数等热电性能参数，且各参数之间不互相依赖。
为了实现上述目的，一方面，本公开提供了一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置，包括：微纳测量模块，被配置为悬空放置待测样品，微纳测量模块包括第一电极、第二电极和第三电极，第一电极、第二电极和第三电极并排对称间隔布置；测控系统，包括：第一电源、第二电源、第一电阻箱、第二电阻箱、第一开关、第二开关，其中，第一电极和第二电极并联的一端与第一电源的一极连接，第一电极的另一端经第一开关、第二电极的另一端经第二开关并联后与第一电阻箱串联至第一电源的另一极；第三电极与第二电阻箱串联后与第二电源的两极连接；真空恒温舱，配置为放置具有待测样品的微纳测量模块，其中，真空恒温舱的真空度低于10
-4Pa；工控机，与测控系统进行电性连接，配置为采集待测样品的测试数据。
根据本公开的实施例，其中，测控系统还包括：第一电压表、第二电压表、第三电压表、第四电压表和第五电压表；第一电压表串联在第一电极和第二电极并联电路的第一电极的支路；第二电压表并联在第一电极和第二电极并联电路的两侧；第三电压表并联在第一电阻箱的两侧；第四电压表并联在第三电极的两侧；第五电压表并联在第二电阻箱的两侧。
根据本公开的实施例，其中，第一电极、第二电极和第三电极两两之间的电极间隔均介于0.1μm至2mm之间；第一电极、第二电极和第三电极的电极宽度均介于0.1μm至20μm之间；第一电极、第二电极和第三电极的电极厚度均介于30nm至100μm之间。
根据本公开的实施例，其中，第一电极、第二电极和第三电极的材料均包括以下至少之一：铜、铂金、黄金、镍。
根据本公开的实施例，其中，真空恒温舱还配置为提供不同温度的恒温环境，恒温的温度为-196～1000℃；真空恒温舱包括机械泵、分子泵、恒温控制系统和舱体。
根据本公开的实施例，其中，工控机包括数据采集系统。
根据本公开的实施例，其中，第一电阻箱和第二电阻箱均包括可调电阻箱或程控电阻箱。
另一方面，本公开还提供了一种利用上述装置实现直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法，包括：闭合第一开关，断开第二开关，组成第一电路测 量系统，利用第一电路测量系统测量第一电极和第二电极之间的待测样品的电阻值，以获取待测样品的电导率，其中，第一电路测量系统包括：第二电极、第一电极、第一电极与第二电极之间的待测样品、第一电压表、第二电压表、第三电压表、第一电阻箱和第一电源；闭合第二开关，断开第一开关，组成第二电路测量系统，利用第二电路测量系统，测量第二电极的温度，其中，第二电路测量系统包括：第二电极、第一电阻箱和第一电源；通过第三电路测量系统测量第三电极的温度，其中，第三电路系统包括第三电极、第四电压表、第五电压表、第二电阻箱和第三电源。根据第二电极和第三电极之间的待测样品两端的温度差、流经第二电极和第三电极之间的待测样品的热量、待测样品的外形尺寸，确定待测样品的热导率；通过所述第一电压表测量所述第一电极和所述第二电极之间的待测样品两端的温差引起的电压差，根据第一电极和第二电极之间的待测样品两端的温度差和电压差，确定待测样品的塞贝克系数；根据第一电极和第二电极之间的待测样品两端的温度差、电压差、第二电极的加热功率以及待测样品的电阻值，确定待测样品的热电优值。
根据本公开的实施例，在闭合第一开关，断开第二开关，组成第一电路测量系统之前，上述方法还包括：测量待测样品的外形尺寸；将待测样品悬空连接在微纳测量模块上，并放入真空恒温舱，其中，微纳测量模块包括第一电极、第二电极和第三电极，第一电极、第二电极和第三电极并排对称间隔布置，真空恒温舱的真空度低于10
-4Pa。
根据本公开的实施例，其中，测量待测样品的外形尺寸包括：通过光学显微镜或扫描电镜测量待测样品的外形尺寸。
根据本公开的实施例，其中，在利用第二电路测量系统，测量第二电极的温度之前，上述方法还包括：通过将第二电极通电的热量对待测样品进行加热，以便热量通过待测样品平均传递至第一电极和第三电极。
根据本公开的实施例，其中，获取第二电极的加热功率包括：通过第一电源对第二电极通电，获取第二电极的加热功率。
根据本公开的实施例，本公开提供一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置及方法，通过采用具有并排对称间隔布置的三个电极结构的微纳测量模块悬空放置待测样品，与测试系统组成两套电路测量系统可直接对待测样品进行热电性能，以解决现有技术无法对待测样品直接原位测量ZT和同时获得各个热/电性能，而需通过分别测量材料热参数(热导率)及电参数(电导率及塞 贝克系数)后计算ZT值，出现多次制样麻烦且因多次制样不同的微纳结构导致ZT值错误计算的技术问题，以实现针对同一种测试样品，能够一次性精确测量，可直接独立获得样品的热电优值、电导率、热导率及塞贝克系数等热电性能参数，且各参数之间不互相依赖，从而提高待测样品的热电性能的测量精确度。
图1示意性示出了根据本公开实施例的直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置示意图；
图2示意性示出了根据本公开实施例的直接原位测量综合微纳材料热电性能的装置的原理示意图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的直接原位测量综合微纳材料热电性能的方法流程图。
附图标记：
A-微纳测量模块；B-测控系统；C-真空恒温舱；D-工控机；1-第一电极；2-第二电极；3-第三电极；4-待测样品；5-第一电压表；6-第二电压表；7-第三电压表；8-第一开关；9-第二开关；10-第一电阻箱；11-第一电源；12-第四电压表；13-第二电源；14-第五电压表；15-第二电阻箱。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
图1示意性示出了根据本公开实施例的直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置示意图。图2示意性示出了根据本公开实施例的直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置的原理示意图。
如图1所示，本公开提供了一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置，包括：微纳测量模块A、测控系统B、真空恒温舱C和工控机D。
结合图1及图2所示，微纳测量模块A由三根悬空微纳电极构成，包括第一电极1、第二电极2、第三电极3，其中，第二电极2处于第一电极1和第二电极3之间，第二电极2和第一电极之间的间隔距离与第二电极2和第三电极3之间的间隔距离相等，即，第一电极1、第二电极2和第三电极3是并排对称间隔布置的。微纳测量模块A被配置为悬空放置待测样品4。其中，将待测样品4 悬空放置于微纳测量模块上的接触方式视为对称双“H”型法。
根据本公开的实施例，第二电极2可以作为加热电极，由于三根电极均为微纳结构，第二电极2可以采用小功率进行加热，三根悬空电极温升也较小，由此可以消除电极辐射热损对测量的影响。
根据本公开的实施例，微纳测量模块A通过微加工将三根微纳电极与衬底脱离实现悬空。微纳测量模块A被配置为悬空放置待测样品4可以为将待测样品平铺在微纳测量模块A上，通过采用聚焦离子束(FIB)或者导电胶与微纳测量模块A连接，从而可以实现待测样品4与衬底脱离实现悬空。
根据本公开的实施例，通过待测样品与微纳测量模块的三根微纳电极采用FIB或到店导热胶固定连接，可以消除接触电阻与接触热阻的影响。
根据本公开的实施例，第一电极1、第二电极2和第三电极3两两之间的电极间隔均介于0.1μm至2mm之间；第一电极1、第二电极2和第三电极3的电极宽度均介于0.1μm至20μm之间；第一电极1、第二电极2和第三电极3的电极厚度均介于30nm至100μm之间。
根据本公开的实施例，第一电极1、第二电极2和第三电极3的材料可以为电阻温度系数大，电阻温度线性度较好的金属材料，均可以包括以下至少之一：铜、铂金、黄金、镍。
根据本公开的实施例，通过采用并排对称间隔布置的双“H”型微纳测量模块的悬空微纳电极作为待测样品的测量探头，实现微纳电极和待测样品都可以与衬底脱离，从而消除电极与衬底间的导热热损影响，以及消除衬底导热对待测样品测量过程的影响。
测控系统B包括第一电压表5、第二电压表6、第三电压表7、第一开关8、第二开关9、第一电阻箱10、第一电源11、第四电压表12、第二电源13、第五电压表14、第二电阻箱15。
根据本公开的实施例，第一电极1和第二电极2并联的一端与第一电源11的一极连接，第一电极1的另一端经第一开关8、第二电极2的另一端经第二开关9并联后与第一电阻箱10串联至第一电源11的另一极，第三电极3与第二电阻箱15串联后与第二电源13的两极连接。
根据本公开的实施例，第一电压表5串联在第一电极1和第二电极2并联电路的第一电极1的支路；第二电压表6并联在第一电极1和第二电极2并联电路的两侧；第三电压表7并联在第一电阻箱10的两侧；第四电压表12并联 在第三电极3的两侧；第五电压表并联在第二电阻箱15的两侧。
根据本公开的实施例，第一电压表5被配置为测量第一电极1和第二电极2之间的由于待测样品温差产生的电压差；第二电压表6被配置为测量第一电极1两端的电压差；第三电压表7被配置为测量第一电阻箱1两端的电压差；第四电压表12被配置为测量第三电极两端的电压差；第五电压表14被配置为测量第二电阻箱15两端的电压差。
根据本公开的实施例，第一电源11和第二电源13被配置为提供激励电流，可以为直流电源，也可以为交流电源。根据电源类型，电压表也可以采用高分辨率的纳伏表或者锁相放大器等进行电压差的测量，以实现效果电极因过高发热导致的辐射热损影响。
根据本公开的实施例，第一电阻箱10和第二电阻箱15均可以包括可调电阻箱或程控电阻，被配置为获得相应电阻值。
真空恒温舱C为高真空恒温舱，真空度可以低于10
-4Pa。真空恒温舱C被配置为放置具有待测样品4的微纳测量模块A(如图1所示)。可以与测控系统C实现电性连接。
根据本公开的实施例，通过将待测样品4和微纳测量模块A一起放置至真空恒温舱C的高真空环境中，可以消除空气对流对测量的影响。
根据本公开的实施例，真空恒温舱C还被配置为提供不同温度的恒温环境，恒温的温度可以为-196～1000℃；真空恒温舱包括机械泵、分子泵、恒温控制系统和舱体。
工控机D，可以与测控系统C进行电性连接，可以包括数据采集系统，被配置为采集由测控系统C测试的待测样品4的测试数据。
根据本公开的实施例，通过提供一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置及方法，通过采用具有并排对称间隔布置的三个电极结构的微纳测量模块悬空放置待测样品，与测试系统组成两套电路测量系统可直接对待测样品进行热电性能，以解决现有技术无法对待测样品直接原位测量ZT和同时测量各个热/电性能，而需通过分别测量材料热参数(热导率)及电参数(电导率及塞贝克系数)后计算ZT值，出现多次制样麻烦且因多次制样不同的微纳结构导致ZT值错误计算的技术问题，以实现针对同一种测试样品，能够一次性精确测量，可直接独立获得样品的热电优值、电导率、热导率及塞贝克系数等热电性能参数，且各参数之间不互相依赖，从而提高待测样品的热电性能的测量精确度。
本公开提供了一种利用上述装置实现直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法。图3示意性示出了根据本公开实施例的直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法流程图。
如图3所示，该方法可以包括操作S301～S306。
在操作S301，闭合第一开关，断开第二开关，组成第一电路测量系统，利用第一电路测量系统测量第一电极和第二电极之间的待测样品的电阻值，以获取待测样品的电导率，其中，第一电路测量系统包括：第二电极、第一电极、第一电极与第二电极之间的待测样品、第一电压表、第二电压表、第三电压表、第一电阻箱和第一电源。
根据本公开的实施例，在操作S301之前，还包括：测量待测样品的外形尺寸；将待测样品悬空连接在微纳测量模块上，并放入真空恒温舱。
根据本公开的实施例，测量待测样品的外形尺寸包括：通过光学显微镜或扫描电镜测量待测样品的外形尺寸，从而获得待测样品的长度和截面面积。
根据公开的实施例，微纳测量模块包括第一电极、第二电极和第三电极，第一电极、第二电极和第三电极并排对称间隔布置，真空恒温舱的真空度低于10
-4Pa。
根据本公开的实施例，例如，结合图2的原理示意图，闭合第一开关8，断开第二开关9，使得第二电极2、第一电极1与第二电极2之间的待测样品、第一电极1、第一电压表5、第二电压表6、第三电压表7、第一电阻箱10和第一电源11组成第一电路测量系统。
根据本公开的实施例，利用第一电路测量系统将第一电极1与第二电极2之间的待测样品在不同恒温温度下的电阻值，根据待测样品的电阻值，从而获得待测样品的电导率，真空恒温舱可以提供不同恒温温度以测量待测样品在不同温度下的电阻值。
在操作S302，闭合第二开关，断开第一开关，组成第二电路测量系统，利用第二电路测量系统，测量第二电极的温度，其中，第二电路测量系统包括：第二电极、第一电阻箱和第一电源。
在操作S303，通过第三电路测量系统测量第三电极的温度，其中，第三电路系统包括第三电极、第四电压表、第五电压表、第二电阻箱和第三电源。
根据本公开的实施例，例如，结合图2的原理示意图，闭合第二开关9，断开第一开关8，使得第二电极2、第一电阻箱10和第一电源11组成第二电路测 量系统。
根据本公开的实施例，通过对第二电极2通电产生热量，对待测样品4进行加热，在预设时间内，使得热量通过待测样品4平均传递至第一电极和第三电极。利用第二电路测量系统，测量第二电极2的温度。
根据本公开的实施例，利用第三电路测量系统测量第三电极3的温度，由于第一电极1、第二电极2和第三电极3是并排对称间隔设置，待测样品4向第一电极1方向和第三电极3方向的热量是一样的，第一电极1和第三电极3的温升也相同，所以第三电极3的温度与第一电极1的温度相同。
在操作S304，根据第二电极和第三电极之间的待测样品两端的温度差、流经第二电极和第三电极之间的待测样品的热量、待测样品的外形尺寸，确定待测样品的热导率。
根据本公开的实施例，通过待测样品的外形尺寸可以获取待测样品的长度和截面面积。根据第二电极2和第三电极3的温度差可以确定第二电极2和第三电极3之间的待测样品两端的温度差，确定流经第二电极和第三电极之间的待测样品的热量。
根据本公开的实施例，利用上述得到的待测样品的热导率的相关参数，可以确定待测样品的热导率。
在操作S305，通过第一电压表测量第一电极和第二电极之间的待测样品两端的温度差引起的电压差，根据第一电极和第二电极之间的待测样品两端的温度差和电压差，确定待测样品的塞贝克系数。
根据本公开的实施例，由于第一电极1、第二电极2和第三电极3是并排对称间隔设置，待测样品4向第一电极1方向和第三电极3方向的热量是一样的，第一电极1和第二电极2之间的待测样品的温度梯度与第二电极2和第三电极3之间的待测样品的温度梯度也相同。即，第二电极2与第三电极3之间的待测样品两端的温度差与第一电极1和第二电极2之间的待测样品两端的温度差相同。通过第二电极2和第三电极3的温度差反映第二电极2与第三电极3之间的待测样品两端的温度差，同样，也就确定第一电极1和第二电极2之间的待测样品两端的温度差。
根据本公开的实施例，根据第一电极1和第二电极2之间的待测样品两端的温度差以及由于温度差引起的电压差，确定待测样品的塞贝克系数。
在操作S306，根据第一电极和第二电极之间的待测样品两端的温度差、电 压差和第二电极的加热功率以及待测样品的电阻值，确定待测样品的热电优值。
根据本公开的实施例，根据第一电极1和第二电极2之间的待测样品的温度差和电压差，第二电极2的加热功率以及待测样品4的电阻值，可以直接确定待测样品4的热电优值。
根据本公开的实施例，由于第二电极2与第三电极3之间的待测样品两端的温度差与第一电极1和第二电极2之间的待测样品两端的温度差相同，因此，由第二电极2与第三电极3之间的待测样品两端的温度差引起的电压差、和由第一电极1和第二电极2之间的待测样品两端的温度差引起的电压差也相同。
根据本公开的实施例，也可以根据第二电极2和第三电极3之间的待测样品两端的温度差以及由于温度差引起的电压差、第二电极2的加热功率以及待测样品4的电阻值，确定待测样品4的热电优值。
根据本公开的实施例，第二电2极作为加热电极，通过第一电源11对第二电极2通电，得到第二电极2的加热功率。
根据本公开的实施例，通过采用具有并排对称间隔布置的三个电极结构的微纳测量模块悬空放置待测样品，与测试系统组成两套电路测量系统可直接对待测样品进行热电性能，可实现针对同一种测试样品，能够一次性精确测量，可直接独立获得样品的热电优值、电导率、热导率及塞贝克系数等热电性能参数，且各参数之间不互相依赖，而不用通过分别测量材料热参数(热导率)及电参数(电导率及塞贝克系数)后计算ZT值，从而提高待测样品的热电性能的测量精确度。
根据本公开的实施例，材料热电性能参数可以包括：电导率、热导率、塞贝克系数和热电优值。各热电性能参数定义如下：
其中，σ为待测样品的电导率；ρ为待测样品的电阻率；s为塞贝克(Seekbeck)系数；K为待测样品的热导率；Q为流经待测样品的热量；L为待测样品的长度；A为待测样品的截面面积；t为待测样品的热量传递的时间；ΔU为待测样品两端的电压差；ΔT为待测样品两端的温度差；T为绝对温度；P为加热电极的加热功率；R为待测样品的阻值。
由上述公式(1)～(4)可知，公式(4)中的热电优值的参数定义通过公式(1)～(3)推导可得。
由公式(4)可知，待测样品的热电优值是最终可以通过测量待测样品两端的电压差和温度差得到的。
根据本公开的实施例，可以通过上述直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置及方法测量与待测样品电导率、热导率、塞贝克系数和热电优值的相关因素，从而可以一次性精确测量和表征上述热电性能的参数且不互相依托，独立获得。而无需移动样品，无需分别通过不同的测量系统先测量热导率和电参数(电导率和塞贝克系数)，再去计算热电优值。从而提高了测量精度和测量效率。
还需要说明的是，本公开中的单词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”并不代表该部件或元件的前后顺序，而是为了说明具有多个部件或元件，以区分多个该部件或元件。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
以上所述本公开的具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限定。任何根据本公开的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本公开权利要求的保护范围内。
Claims (12)
- 一种直接原位综合测量微纳材料热电性能的装置，包括：微纳测量模块，被配置为悬空放置待测样品，所述微纳测量模块包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极并排对称间隔布置；测控系统，包括：第一电源、第二电源、第一电阻箱、第二电阻箱、第一开关、第二开关，其中，所述第一电极和所述第二电极并联的一端与所述第一电源的一极连接，所述第一电极的另一端经所述第一开关、所述第二电极的另一端经所述第二开关并联后与所述第一电阻箱串联至所述第一电源的另一极；所述第三电极与所述第二电阻箱串联后与所述第二电源的两极连接；真空恒温舱，被配置为放置具有所述待测样品的所述微纳测量模块，其中，所述真空恒温舱的真空度低于10 -4Pa；工控机，与所述测控系统进行电性连接，被配置为采集所述待测样品的测试数据。
- 根据权利要求1所述的装置，其中，所述测控系统还包括：第一电压表、第二电压表、第三电压表、第四电压表和第五电压表；所述第一电压表串联在所述第一电极和所述第二电极并联电路的所述第一电极的支路；所述第二电压表并联在所述第一电极和所述第二电极并联电路的两侧；所述第三电压表并联在所述第一电阻箱的两侧；所述第四电压表并联在所述第三电极的两侧；所述第五电压表并联在所述第二电阻箱的两侧。
- 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极两两之间的电极间隔均介于0.1μm至2mm之间；所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的电极宽度均介于0.1μm至20μm之间；所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的电极厚度均介于30nm至100μm之间。
- 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的材料均包括以下至少之一：铜、铂金、黄金、镍。
- 根据权利要求1所述的装置，其中，所述真空恒温舱还被配置为提供不同温度的恒温环境，所述恒温的温度为-196～1000℃；所述真空恒温舱包括机械泵、分子泵、恒温控制系统和舱体。
- 根据权利要求1所述的装置，其中，所述工控机包括数据采集系统。
- 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电阻箱和所述第二电阻箱均包括可调电阻箱或程控电阻箱。
- 一种利用如权利要求1～7中任一项的装置实现直接原位综合测量微纳材料热电性能的方法，包括：闭合第一开关，断开第二开关，组成第一电路测量系统，利用所述第一电路测量系统测量第一电极和第二电极之间的待测样品的电阻值，以获取所述待测样品的电导率，其中，所述第一电路测量系统包括：所述第二电极、所述第一电极、所述第一电极与所述第二电极之间的待测样品、第一电压表、第二电压表、第三电压表、第一电阻箱和第一电源；闭合第二开关，断开第一开关，组成第二电路测量系统，利用所述第二电路测量系统，测量所述第二电极的温度，其中，所述第二电路测量系统包括：所述第二电极、所述第一电阻箱和所述第一电源；通过第三电路测量系统测量所述第三电极的温度，其中，所述第三电路系统包括所述第三电极、第四电压表、第五电压表、第二电阻箱和第三电源。根据所述第二电极和所述第三电极之间的待测样品两端的温度差、流经所述第二电极和所述第三电极之间的待测样品的热量、所述待测样品的外形尺寸，确定所述待测样品的热导率；通过所述第一电压表测量所述第一电极和所述第二电极之间的待测样品两端的温度差引起的电压差，根据所述第一电极和所述第二电极之间的待测样品两端的温度差和所述电压差，确定所述待测样品的塞贝克系数；根据所述第一电极和所述第二电极之间的待测样品两端的温度差、所述电压差、所述第二电极的加热功率以及所述待测样品的电阻值，确定所述待测样品的热电优值。
- 根据权利要求8所述的方法，在闭合第一开关，断开第二开关，组成第一电路测量系统之前，还包括：测量所述待测样品的所述外形尺寸；将所述待测样品悬空连接在微纳测量模块上，并放入真空恒温舱，其中，所述微纳测量模块包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极并排对称间隔布置，所述真空恒温舱的真空度低于10 -4Pa。
- 根据权利要求9所述的方法，其中，所述测量所述待测样品的所述外形 尺寸包括：通过光学显微镜或扫描电镜测量所述待测样品的外形尺寸。
- 根据权利要求8所述的方法，其中，在利用所述第二电路测量系统，测量所述第二电极的温度之前，还包括：通过将所述第二电极通电的热量对所述待测样品进行加热，以便所述热量通过所述待测样品平均传递至所述第一电极和所述第三电极。
- 根据权利要求8所述的方法，其中，获取所述第二电极的加热功率包括：通过所述第一电源对所述第二电极通电，获取所述第二电极的加热功率。
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