À medida que a conscientização das pessoas sobre o consumo de energia e a proteção ambiental aumenta, as tecnologias de refrigeração tradicionais estão sendo gradualmente substituídas por novas tecnologias de refrigeração. Entre elas, a tecnologia de refrigeração termoelétrica de semicondutores tem atraído considerável atenção dos pesquisadores devido à sua eficiência, baixo consumo de energia e respeito ao meio ambiente.

A fabricação de dispositivos de refrigeração termoelétrica de semicondutores requer materiais e processos especiais. Atualmente, os materiais semicondutores comumente utilizados incluem silício, germânio e selênio de índio. Entre eles, o silício e o germânio têm boa resistência ao calor e são fáceis de processar e fabricar, tornando-os escolhas ideais para dispositivos de refrigeração termoelétrica de semicondutores.

Ao selecionar materiais, é crucial escolher materiais apropriados com base em suas propriedades. Dureza, densidade, ponto de fusão, condutividade elétrica, condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica são todos fatores que devem ser considerados. Além disso, dois pontos-chave precisam ser observados na seleção de materiais: primeiro, se o material possui um bom desempenho termoelétrico; e segundo, se o material é fácil de dopar e modificar.

O processo de fabricação de dispositivos de refrigeração termoelétrica de semicondutores inclui principalmente três aspectos: preparação de wafers, gravação e interconexão de interfaces. Os métodos de preparação de wafers incluem crescimento de cristal único, preparação de filmes finos, implantação de íons e dopagem. O crescimento de cristal único é realizado em altas temperaturas e requer a orientação do wafer para controlar a forma, direção e tamanho do cristal, a fim de garantir a qualidade do cristal. A preparação de filmes finos envolve a criação de materiais de filme fino por meio de métodos como sputtering por magnetrão, eletrodeposição e deposição por spray. Esta metodologia tem a vantagem de ser aplicável a vários materiais e ter requisitos baixos para o equipamento de produção. A implantação de íons refere-se à injeção de íons liberados do wafer original ou do material de filme fino em outro material para alterar suas propriedades, enquanto a dopagem envolve a adição de elementos de impureza durante o processo de fabricação para ajustar suas propriedades elétricas.

A gravação refere-se ao método de remover partes indesejadas por meio de reações químicas para formar o substrato do dispositivo de refrigeração termoelétrica de semicondutores. Os métodos de gravação comuns incluem gravação física e gravação química. A gravação física utiliza partículas de alta velocidade para impactar o alvo, causando mudanças físicas ou químicas para processar o wafer, enquanto a gravação química usa substâncias químicas para corroer o material.

A interconexão de interfaces refere-se à conexão do dispositivo de refrigeração termoelétrica de semicondutores com outros circuitos ou dispositivos. Os métodos comuns incluem soldagem e colagem. A soldagem envolve aquecer um material de enchimento e o chip até que o enchimento derreta e solidifique para criar uma junção metálica, enquanto a colagem envolve pressionar o wafer ou dispositivo contra um substrato para garantir um bom contato entre seus materiais, permitindo a transferência de carga ou calor.

Em resumo, a escolha de materiais e processos de fabricação para dispositivos de refrigeração termoelétrica de semicondutores tem um impacto significativo no desempenho e na eficiência das placas de refrigeração. A implementação de um processo de fabricação cientificamente rigoroso é crucial para melhorar o desempenho dos sistemas de refrigeração.