本發(fā)明屬于熱電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，特別涉及一種基于自旋塞貝克效應(yīng)的高效熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

為了加快解決環(huán)境污染和能源浪費(fèi)問題，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)對(duì)節(jié)能、高效的熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備的期望與日俱增。熱能是一種普遍存在的能源，能夠從各種媒介諸如體熱、陽(yáng)光、發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)余熱中獲得該能源。現(xiàn)代的能源利用中，未能利用而被排放的能源約占一次能源的60％。對(duì)于在低碳社會(huì)中提高能源的使用效率來說，預(yù)計(jì)在未來熱電轉(zhuǎn)換元件將越來越重要。

1821年德國(guó)物理學(xué)家托馬斯·約翰·塞貝克發(fā)現(xiàn)了塞貝克效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)，又稱作第一熱電效應(yīng)，它是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。關(guān)于熱電轉(zhuǎn)換元件的構(gòu)造，現(xiàn)有的熱電轉(zhuǎn)換元件通常是將碲化鉍及其合金、碲化鉛及其合金或硅鍺合金等熱電材料的燒結(jié)體進(jìn)行加工、接合來裝配成“π型”的熱電偶模塊。

但是，在以往的熱電轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生了溫度差時(shí)，由高溫側(cè)與低溫側(cè)的熱膨脹差引起的應(yīng)力集中于接合材料，有時(shí)接合材料與熱電轉(zhuǎn)換元件的電連接被破壞而熱電轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生故障，造成熱電轉(zhuǎn)化模塊的使用壽命縮短。

近年來，利用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(mocvd)、磁控濺射等工藝在基板上形成熱電半導(dǎo)體薄膜來制作模塊的薄膜型熱電元件的研發(fā)也得到推進(jìn)，并受到關(guān)注。根據(jù)薄膜自身的低熱導(dǎo)率和選擇熱傳導(dǎo)方向可以提高器件的性能，但是在模塊相互連接、基片選擇、切割等方面都存在尚未克服的技術(shù)難題，限制了其應(yīng)用^-。例如，日本精工推出依靠人體體溫產(chǎn)生電能的“seikothermic”，使用的就是碲化鉍熱電偶模塊，但是由于高昂的制造成本使其售價(jià)昂貴(約12,670元)，使得seikothermic并沒有獲得商業(yè)成功。另外，當(dāng)熱電元件是薄膜型，則存在薄膜表面/背面之間的溫度差形成及保持困難的問題。即在許多發(fā)電用途中，在與具有熱電材料的薄膜面垂直的方向上形成溫度差(溫度梯度)來進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換，但是熱電半導(dǎo)體薄膜越薄，隔熱性(熱阻擋)越不足，因而難以保持熱電半導(dǎo)體薄膜的表面和背面之間的溫度差，導(dǎo)致溫度差幾乎沒有產(chǎn)生在熱電半導(dǎo)體薄膜的表面和背面，而是產(chǎn)生于基板的表面和背面之間，因而抑制了熱電轉(zhuǎn)換器件的電能輸出效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)，期望獲得較高的熱致自旋電壓，以解決上述技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)，包括基本u型結(jié)構(gòu)；基本u型結(jié)構(gòu)包括由下至上或者由上至下依次設(shè)置的第一磁性層、電極層和第二磁性層；

第一磁性層由第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜和第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜連接構(gòu)成；第二磁性層由第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜連接構(gòu)成；

第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜和第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜位于基本u型結(jié)構(gòu)的左臂；第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜位于基本u型結(jié)構(gòu)的右臂。

進(jìn)一步的，電極層設(shè)于第一磁性層和第二磁性層中間并貫穿整個(gè)基本u型結(jié)構(gòu)，利用逆自旋霍爾效應(yīng)把自旋流轉(zhuǎn)換為電流。

進(jìn)一步的，u型的電極層的兩臂分別設(shè)有第一電壓輸出端子和第二電壓輸出端子，第一電壓輸出端子和第二電壓輸出端子為用于熱電轉(zhuǎn)換元件向外輸出電壓。

進(jìn)一步的，第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜、第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜、第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜均被磁化為面內(nèi)同方向的磁動(dòng)量。

進(jìn)一步的，當(dāng)沿垂直于第一磁性層/電極層/第二磁性層界面的方向形成溫度梯度時(shí)，由于自旋塞貝克效應(yīng)，在位于電極層上下兩面的磁性層中均生成與溫度梯度方向平行或反平行的自旋流并同時(shí)注入到電極層，使得注入到電極層的自旋電流加倍；基本u型結(jié)構(gòu)左右兩臂中的磁性層的自旋塞貝克系數(shù)異號(hào)，當(dāng)施加相同的溫度梯度時(shí)，左右兩臂電極層中形成的電動(dòng)勢(shì)eishe的方向恰好相反，內(nèi)部電場(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)使得輸出電壓疊加。

進(jìn)一步的，所述基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)包括若干基本u型結(jié)構(gòu)，若干基本u型結(jié)構(gòu)串聯(lián)形成矩形波狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)由若干層矩形波狀結(jié)構(gòu)堆疊形成，若干矩形波狀結(jié)構(gòu)件設(shè)置絕緣體隔開。

進(jìn)一步的，第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜和第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜使用同種磁性材料：鎳、鈷鐵硼、二氟化錳、三氧化二鉻、釔鐵石榴石或其它具有正自旋塞貝克系數(shù)的材料；第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜使用同種磁性材料：坡莫合金、鐵或其它具有負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的材料。

進(jìn)一步的，電極層的材料為：金、鉑、鎢、鈀、銥、鉭、鉍中一種或者多種組成的合金材料。

進(jìn)一步的，第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜、第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜、第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜的厚度為1nm～100nm，電極層的厚度為1nm～50nm。

進(jìn)一步的，基本u型結(jié)構(gòu)設(shè)置于基板上；基板材料為：硅、高導(dǎo)熱陶瓷、石英玻璃、藍(lán)寶石、釓鎵石榴石或柔性薄膜等導(dǎo)熱性良好的材料。

進(jìn)一步的，絕緣層的材料為：氧化鋁、氧化硅、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鎂或二氧化硅。

根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施例，本發(fā)明提供一種u型的熱電轉(zhuǎn)換元件，該熱電轉(zhuǎn)換元件主要包含三層材料，自上而下分別為磁性層/電極層/磁性層，u型結(jié)構(gòu)的左右兩臂中的磁性層分別由自旋塞貝克系數(shù)異號(hào)的磁性材料組成的。中間的電極層貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)，該電極層上下兩側(cè)的磁性材料相同且與電極層接觸。

本發(fā)明的第2實(shí)施例和第3實(shí)施例是對(duì)u型熱電轉(zhuǎn)換元件在橫向和縱向的延伸，可以通過調(diào)控?zé)犭娹D(zhuǎn)換元件的個(gè)數(shù)(薄膜的面積)、層數(shù)(薄膜的厚度)來改變輸出電壓的大小。

當(dāng)熱流沿垂直于界面的方向流過薄膜時(shí)，整個(gè)u型結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換器件上下面施加一個(gè)溫度差，即在上述熱電轉(zhuǎn)換元件的磁性層上形成溫度梯度，由于自旋塞貝克效應(yīng)分別在兩個(gè)磁性層中生成與溫度梯度方向平行或反平行的自旋流，并同時(shí)注入到電極層，使得注入到電極層的自旋電流加倍。此外由于左右兩臂中的磁性層的自旋塞貝克系數(shù)異號(hào)，所以當(dāng)施加相同的溫度梯度時(shí)，左右兩臂電極層中形成的電動(dòng)勢(shì)eishe的方向恰好相反，內(nèi)部電場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)使得輸出電壓疊加。

為了提高熱致自旋電壓的能力，可以采用如下三種方法：(1)提高材料的性能，比如采用高自旋塞貝克系數(shù)的磁性材料作為磁性層，采用自旋-軌道耦合作用強(qiáng)、電導(dǎo)率高的材料作為電極層；(2)優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，比如直接增大界面面積或者通過串聯(lián)多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件來間接增加界面面積,(3)還可以將熱電轉(zhuǎn)換器件和絕緣層進(jìn)行縱向交替堆垛排列來制備出多層的器件結(jié)構(gòu)，最后將各層的熱電轉(zhuǎn)換器件并聯(lián)連接，并聯(lián)的數(shù)目越多，整個(gè)器件的內(nèi)阻越小，可以達(dá)到增大熱致自旋電壓的目的。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

一、可以把縱向熱流轉(zhuǎn)化為橫向電壓，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為靈活；

二、可分別調(diào)控磁性層材料和非磁性層材料參數(shù)；

三、u型結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)疊加；

四、多層膜可提高熱流利用率并降低內(nèi)阻增大輸出功率。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明的第1施例的熱電轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)立體圖。

圖2是沿圖1中d1-d1線截取的剖視圖。

圖3是沿圖1中d2-d2線截取的剖視圖。

圖4是沿圖1中d3-d3線截取的剖視圖。

圖5示出了本發(fā)明中第1實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換元件工作原理圖。

圖6示出了py/pt異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)及電動(dòng)勢(shì)隨磁動(dòng)量方向改變結(jié)果圖。

圖7示出了本發(fā)明中第2實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換元件立體圖。

圖8示出了本發(fā)明中第2實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換元件俯視圖。

圖9示出了本發(fā)明中第3實(shí)施例的熱電轉(zhuǎn)換元件立體圖。

具體實(shí)施方式

將結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

傳統(tǒng)的電子器件只是利用電子的“電荷”這一特性，而自旋電子學(xué)則利用電子“自旋”這一屬性。尤其是“自旋電流”即電子的自旋角動(dòng)量流概念的提出，大大豐富了對(duì)電子自旋這一特性的使用。利用自旋流不但可以實(shí)現(xiàn)信息傳遞還可以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，而自旋塞貝克效應(yīng)是一種典型。

自旋塞貝克效應(yīng)是一種界面效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)熱流和自旋流之間的轉(zhuǎn)換，而后借助于逆自旋霍爾效應(yīng)把自旋流轉(zhuǎn)化為電流(電動(dòng)勢(shì))，最終把熱能轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)熱流和自旋流間的方向關(guān)系可把自旋塞貝克效應(yīng)分為橫向自旋塞貝克效應(yīng)和縱向自旋塞貝克效應(yīng)兩種。其中縱向自旋塞貝克效應(yīng)中施加的溫度梯度(熱流)的方向與自旋流方向平行且垂直于磁性層/電極層界面，而后通過逆自旋霍爾效應(yīng)把平行于熱流方向的自旋流轉(zhuǎn)化為垂直方向的電動(dòng)勢(shì)eishe，本發(fā)明基于縱向的自旋塞貝克效應(yīng)設(shè)計(jì)新型的熱電轉(zhuǎn)換元件。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用能夠獨(dú)立地設(shè)計(jì)導(dǎo)電部分(電極)和導(dǎo)熱部分(磁性體)，并且從原理上能夠?qū)崿F(xiàn)電導(dǎo)率大(歐姆損耗小)、導(dǎo)熱率小(能夠保持表面與背面之間的溫度差)的熱電轉(zhuǎn)換器件，實(shí)現(xiàn)將縱向溫度差轉(zhuǎn)換為橫向的電壓差，可大大提高熱能轉(zhuǎn)化效率。

首先，參照?qǐng)D1～圖5詳細(xì)說明本發(fā)明的第1實(shí)施例。

參照?qǐng)D1首先描述第一實(shí)施例的基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)1的基本構(gòu)造。

如圖1所示，本發(fā)明的第1實(shí)例的基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)，包括基板5，基板5為熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的載體；基板5的上表面設(shè)有第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b和第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3b，第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b和第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3b連接構(gòu)成第一u型結(jié)構(gòu)，且第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b和第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3b位于第一u型結(jié)構(gòu)的兩臂；第一u型結(jié)構(gòu)上設(shè)有u型的電極層4；電極層4上設(shè)有第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2a和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3a連接構(gòu)成第二u型結(jié)構(gòu)；第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2a和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3a位于第二u型結(jié)構(gòu)的兩臂；電極層4，被設(shè)于兩種磁性層中間并貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)，利用逆自旋霍爾效應(yīng)把自旋流轉(zhuǎn)換為電流(電動(dòng)勢(shì))；u型的電極層4的兩臂端部分別設(shè)有第一電壓輸出端子6a和第二電壓輸出端子6b，第一電壓輸出端子6a和第二電壓輸出端子6b為用于熱電轉(zhuǎn)換元件向外輸出電壓的端子。

基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)，自上而下分別為上磁性層、電極層和下磁性層。整個(gè)基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)呈u型結(jié)構(gòu)，其中位于左右兩臂的磁性層是由自旋塞貝克系數(shù)異號(hào)的磁性材料組成，電極層則位于兩種磁性層中間并貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)。

接下來將具體描述熱電轉(zhuǎn)換器件中材料工作原理。

第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b、第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2a、第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3b和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3a均被磁化為面內(nèi)同方向的磁動(dòng)量，如圖2所示。第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b、第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2a選用正自旋塞貝克系數(shù)材料，如鎳(ni)、鈷鐵硼(cofeb)、二氟化錳(mnf2)、三氧化二鉻(cr2o3)、釔鐵石榴石(yig)等材料；第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3b和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3a選用負(fù)自旋塞貝克系數(shù)材料，如坡莫合金(py)、鐵(fe)等材料。第一磁性層(第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b、第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2a)和第二磁性層(第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3b和第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3a)的位置可互換。關(guān)于磁性薄膜的制備方法，可使用電子束蒸鍍、磁控濺射、分子束外延和脈沖激光鍍膜等方法在基板上成膜，對(duì)于磁性薄膜優(yōu)選設(shè)定為1nm～100nm,稍大于磁性薄膜自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度。

電極層4采用具有強(qiáng)自旋-軌道耦合相互作用且電導(dǎo)率高的材料，可以是金(au)、鉑(pt)、鎢(w)、鈀(pd)、銥(ir)、鉭(ta)、鉍(bi)等純金屬或者由它們組成的合金，如銅銥(cuir)、銅鉍(cubi)、金鎢(auw)等合金材料，厚度一般為該金屬中自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度的2倍左右。電極層和磁性金屬層可采用同種方法制備，為保證磁性薄膜和非磁性薄膜界面干凈將在不破壞真空度的情況下依次完成薄膜制備。

基板5選用導(dǎo)熱率高的支撐材料，如硅(si)、高導(dǎo)熱陶瓷、石英玻璃、藍(lán)寶石(al2o3)、釓鎵石榴石(ggg)、柔性薄膜等導(dǎo)熱性良好的材料。

用于獲取電動(dòng)勢(shì)的第一電壓輸出端子6a和第二電壓輸出端子6b，位于電極層4上。端子可以使用任何結(jié)構(gòu)、形狀和位置，只要端子之間的電位差可以被獲取為溫差電動(dòng)勢(shì)。為了盡可能大地獲得電位差，期望端子沿與磁動(dòng)量m垂直的方向被設(shè)置在電極層4末端上部的兩個(gè)位置處。

接下來將參照?qǐng)D3～圖5對(duì)基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)1的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。

如圖3所示，當(dāng)沿垂直于磁性層/電極層/磁性層界面的方向施加一個(gè)自上而下溫度梯度時(shí)，由于自旋塞貝克效應(yīng)在第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2a中右自旋流j2a向下注入到電極層4中，在電極層4中由于逆自旋霍爾效應(yīng)把注入的自旋流轉(zhuǎn)化為橫向電流(電動(dòng)勢(shì))，其電勢(shì)左低右高。第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b中的左自旋流j2b向上注入到電極層4中也轉(zhuǎn)化為左低右高的電動(dòng)勢(shì)，因此磁性層/電極層/磁性層三層結(jié)構(gòu)與雙層結(jié)構(gòu)相比可以使得輸出電動(dòng)勢(shì)成倍增加。此外圖4中的第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3a和第一負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3b自旋塞貝克系數(shù)與第二正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2a和第一正自旋塞貝克系數(shù)磁性薄膜2b相反，因此從第二負(fù)自旋塞貝克系數(shù)的磁性薄膜3a向電極層向下(上)注入左(右)自旋流j3a(j3b)，在電極層中由于逆自旋霍爾效應(yīng)產(chǎn)生左高右低的電動(dòng)勢(shì)。也就是說電極層4中左右兩側(cè)形成的電動(dòng)勢(shì)eishe的方向恰好相反，如圖5所示。由于電極層4貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)，使得u型結(jié)構(gòu)左右兩臂的輸出電壓串聯(lián)并實(shí)現(xiàn)疊加效果。

為了進(jìn)一步估算該基本元器件工作性能和效率，在石英基板上通過光刻步驟和濕法lif-off工藝制備出長(zhǎng)225μm、寬20μm的條形磁性/非磁性異質(zhì)結(jié)器件(如圖6左圖所示)，其中35nm厚的磁性層坡莫合金(py)磁性薄膜和5nm厚的非磁性層鉑(pt)薄膜在不破化真空度的情況下先后用電子束蒸鍍法制備而成。圖6(右)給出在室溫下當(dāng)py/pt異質(zhì)結(jié)界面的溫度梯度約為幾個(gè)mk/μm時(shí)熱電壓隨磁動(dòng)量和y軸方向夾角α的變化曲線。因此由于逆自旋霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)vishe＝(vmax-vmin)/2＝1.55μv，如果當(dāng)u型結(jié)構(gòu)中另外一臂磁性層具有同等效率的磁性薄膜材料且當(dāng)j2a和j2b、j3a和j3b大小基本相同時(shí)，則圖1中u結(jié)構(gòu)輸出電壓約為4vishe即6.2μv。

下面，按照?qǐng)D7和圖8詳細(xì)說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。

第2實(shí)施例中的基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)1a是對(duì)應(yīng)第1實(shí)施例的擴(kuò)展，將基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)1按照?qǐng)D7的方式串聯(lián)形成矩形波狀結(jié)構(gòu)，在實(shí)施例2中，與第1實(shí)施例中相同的功能的要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。

如圖7所示，熱電轉(zhuǎn)換元件1a具有基板5、磁性薄膜2a和2b、位于兩磁性層中間的電極層4。通過將第1實(shí)施例中的器件單元1進(jìn)行首尾相連形成矩形波狀結(jié)構(gòu)，其中可通過串聯(lián)的單元個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)并可實(shí)現(xiàn)較大的輸出功率。當(dāng)器件占空比為1：1時(shí)，可根據(jù)圖6中的材料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果估算，該實(shí)例中器件的輸出電壓密度約為0.3mv/cm²。

下面，按照?qǐng)D9詳細(xì)說明本發(fā)明的第3實(shí)施例。

第3實(shí)施例中的基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)1b是在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上將基于自旋塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)1b沿z軸方向堆疊，最終形成n層的堆垛結(jié)構(gòu)(n＝1,2,3,4…)，層與層之間由絕緣體間隔層7隔開，通過并聯(lián)連接多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換層，可以使熱電轉(zhuǎn)換器件的輸出功率增加的同時(shí)減小整個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件的內(nèi)阻。實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)改變并聯(lián)的電極層數(shù)目來調(diào)節(jié)輸出電壓值，如圖9所示。

絕緣層7的材料為導(dǎo)熱性能較好的絕緣體材料，如氧化鋁、氧化硅、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鎂、二氧化硅等，絕緣層7可選用與磁性層相同的制備方法。