刘冠宇，王红梅，黄荣森，陆青青，申利梅*，陈焕新

（1-华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉 430074；2-杭州汽轮机股份有限公司，浙江杭州 310022）

0 引言

随着现代电子芯片的性能和功耗越来越高，其温度控制面临的挑战越来越大，散热问题成为影响其性能和寿命的一大影响因素。有资料表明，电子设备的失效中，有55%是由于温度超过了规定值而引起的。而十度法则指出，从室温起温度每升高10 ℃，电子元件的寿命将减半[1]。为了良好控制电子芯片的温度，热管技术、蒸发冷却技术和微通道技术等新技术得到了较为充分的研究，但它们在体积和可靠性等方面仍受到不同程度的限制[2]。而热电制冷技术具有体积重量小、可靠性高、寿命长、无噪音和响应快等优点[3-4]，与其他散热技术协同使用将达到更好的温控效果，非常适用于器件冷却和精准控温领域[5]。

然而在现代芯片在朝着高集成、微型化方向发展的背景下，厚度数毫米的常规热电制冷器难以与芯片的尺寸相匹配，同时常规的热电制冷器能达到的最大冷却通量较小，无法实现对高热流芯片的有效冷却，因此薄膜热电制冷器进入了研究人员的视野。薄膜热电制冷器可达到极小的厚度，便于与小尺寸的芯片集成；由于不采用传统的切割工艺，薄膜热电材料在制备过程中可产生更有利的载流子散射机制，实现更低的晶格热导率[6-10]，获得热电性能更好的材料[11]。有实验表明，在传统块体热电制冷器只能达到10 W/cm2冷却通量的情况下，薄膜热电制冷器可高达258 W/cm2[12]。……