Mit dem zunehmenden Bewusstsein der Menschen für Energieverbrauch und Umweltschutz werden traditionelle Kühltechnologien allmählich durch neue Kühltechnologien ersetzt. Unter ihnen hat die Halbleiter-Thermoelektrische Kühltechnologie aufgrund ihrer Effizienz, ihres niedrigen Energieverbrauchs und ihrer Umweltfreundlichkeit große Aufmerksamkeit von Forschern erhalten.

Die Herstellung von Halbleiter-Thermoelektrischen Kühlgeräten erfordert spezielle Materialien und Verfahren. Zu den derzeit häufig verwendeten Halbleitermaterialien gehören Silizium, Germanium und Indiumselenid. Silizium und Germanium zeichnen sich durch eine gute Hitzebeständigkeit aus und lassen sich leicht verarbeiten und herstellen, was sie zu idealen Materialien für Halbleiter-Thermoelektrische Kühlgeräte macht.

Bei der Materialauswahl ist es entscheidend, geeignete Materialien basierend auf ihren Eigenschaften auszuwählen. Härte, Dichte, Schmelzpunkt, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und der Wärmeausdehnungskoeffizient sind alles Faktoren, die berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus sind bei der Materialauswahl zwei Punkte zu beachten: Erstens, ob das Material gute thermoelektrische Eigenschaften aufweist, und zweitens, ob das Material leicht dotierbar und modifizierbar ist.

Der Herstellungsprozess von Halbleiter-Thermoelektrischen Kühlgeräten umfasst hauptsächlich drei Aspekte: Wafervorbereitung, Ätzen und Schnittstellenverbindung. Zu den Methoden der Wafervorbereitung gehören Einkristallwachstum, Dünnschichtherstellung, Ionenimplantation und Dotierung. Das Einkristallwachstum erfolgt bei hohen Temperaturen und erfordert eine Orientierung des Wafers, um die Form, Richtung und Größe des Kristalls zu steuern und die Kristallqualität zu gewährleisten. Die Dünnschichtherstellung beinhaltet die Herstellung von Dünnschichtmaterialien durch Methoden wie Magnetron-Sputtern, Galvanisieren und Sprühabscheidung. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie für verschiedene Materialien anwendbar ist und die Anforderungen an die Produktionsausrüstung gering sind. Bei der Ionenimplantation werden Ionen, die aus dem ursprünglichen Wafer oder Dünnschichtmaterial freigesetzt werden, in ein anderes Material injiziert, um dessen Eigenschaften zu verändern, während bei der Dotierung Verunreinigungselemente während des Herstellungsprozesses hinzugefügt werden, um die elektrischen Eigenschaften anzupassen.

Ätzen bezieht sich auf die Methode, unerwünschte Teile durch chemische Reaktionen zu entfernen, um das Substrat des Halbleiter-Thermoelektrischen Kühlgeräts zu bilden. Zu den gängigen Ätzmethoden gehören physikalisches Ätzen und chemisches Ätzen. Physikalisches Ätzen nutzt Hochgeschwindigkeitspartikel, um auf das Ziel einzuwirken und physikalische oder chemische Veränderungen zu bewirken, um den Wafer zu bearbeiten, während chemisches Ätzen chemische Substanzen zur Korrosion des Materials verwendet.

Schnittstellenverbindung bezieht sich auf die Verbindung des Halbleiter-Thermoelektrischen Kühlgeräts mit anderen Schaltungen oder Geräten. Zu den gängigen Methoden gehören Löten und Kleben. Löten beinhaltet das Erhitzen eines Füllmaterials und des Chips, bis das Füllmaterial schmilzt und sich verfestigt, um eine metallische Verbindung zu schaffen, während Kleben das Zusammenpressen des Wafers oder Geräts mit einem Substrat umfasst, um einen guten Kontakt zwischen den Materialien zu gewährleisten, wodurch Ladung oder Wärme übertragen werden kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl der Materialien und der Herstellungsverfahren für Halbleiter-Thermoelektrische Kühlgeräte einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Effizienz der Kühlplatten hat. Die Umsetzung eines wissenschaftlich rigorosen Herstellungsverfahrens ist entscheidend für die Verbesserung der Leistung von Kühlsystemen.