最近开发了单金属热电偶（SMTs），采用了金属段宽度工程的新设计理念。在这种设计中，形成不同微宽度的两个部分以获得不同水平的塞贝克效应。由不同的片段宽度获得的塞贝克效应的变化很小。此外，这种微宽度图案的制造需要特殊的制造设备，例如光刻或电子束光刻。在本文中，介绍了一种替代方法，该方法有可能提供高热敏SMT，并且不需要复杂的制造设备。该方法基于厚度工程而不是宽度工程，因此可以从通常可用的薄膜沉积技术获得器件。使用这种方法可以构建更好的热传感SMT，因为厚度可以轻松方便地变化到纳米级范围，这是有效利用尺寸效应实现塞贝克效应显著变化所必需的。结果，制作了灵敏度高达31的高热敏铋基SMTμ维生素k-1，这是SMT报告的最高值之一。与宽度工程方法相比，这种方法简单、方便，因此可以轻松开发SMT。
1导言
热电偶是一种通用类型的温度计，通常由两种不同的金属组成【1，2】。这些器件基于塞贝克效应原理工作，因此，使用塞贝克系数不同的两种金属是观察这些传感器电压信号的基本要求【1】。当两种不同塞贝克系数的不同金属/导体1和S2）连接在一起形成热电偶结，通过加热或冷却该结可以观察到开路电压信号。该电压的幅度（V）与（I）金属结端和开路端之间的温差（T）和（ii）塞贝克系数之间的差值（S）成正比1和S2），可以表示为【1】:
S在哪1和S2分别是金属1和2的塞贝克系数。
或者，研究人员提出了“单金属热电偶”（SMT）的新概念，其中使用了具有两种不同宽度的分段模式的单个金属层，如图1a所示【1–4】。在这些具有至少一个窄宽度段的宽度设计图案中，可以相对于较宽的段修改塞贝克系数，以从传感器获得净电压。由于它们需要微米宽的图案，宽度工程热电偶的构造需要特殊的制造技术，如光刻或电子束光刻【1，2，5，6】。此外，由于将宽度减小到100纳米以下的限制，宽段和窄段之间的热电变化也受到限制。因此，大多数报道的宽度设计SMT具有大约1-5的低热灵敏度μ维生素k-1。这里，开发了一种替代的简单方法来制造SMT，克服了上述困难，使SMT的构造具有更好的热灵敏度。该方法基于金属图案的厚度变化而不是宽度变化，因为使用普通薄膜沉积技术可以容易且方便地在纳米级范围内改变或控制图案的厚度（图1b）。作为概念验证，已经设计和开发了铋基厚度工程SMT，其显示出31的高热敏性μ维生素k-1，SMTs中报告的最高值之一。