发明内容
[0004] 本发明为了克服热电子发射效率低下对热电子制冷性能造成的影响，提出了一种光致热电子与光子协同发射制冷的方法与装置，冷端价带电子在光子的作用下跃迁至导带成热电子，部分热电子经热化发射至热端，部分热电子经复合效应，产生光子并发射至热端。这一方式能够提升热电子的发射特性，同时耦合光子辐射的携能特点，增强热电子制冷的整体性能。
[0005] 一种光致热电子与光子协同发射制冷的方法，该方法具体为阴极体吸收发光源光子和热源热能，内部价带束缚电子跃迁至导带成为热电子；部分热电子在电场作用下，携带能量发射至真空并被传导至阳极体；部分热电子通过与价带空穴的复合作用产生光子，光子携带能量离开阴极体，与碱金属蒸气碰撞产生等离子体，减弱负空间电荷效应并并增强热电子发射。通过热电子与光子协同发射的方式，阴极体吸收热源的能量使其温度下降，以实现制冷。
[0006] 作为优选，所述的发光源可为激光二极管或发光二极管，由电压源供电以产生光子；或为自然光源。
[0007] 作为优选，所述阴极体包括阴极活性层、阴极导电层、阴极隔绝层和阴极基底；所述的阴极基底上设有阴极隔绝层，阴极导电层设置在阴极隔绝层上，阴极活性层设置在阴极导电层上；所述的阴极活性层用于降低电子发射的势垒。阴极导电层用于吸收发光源的光子并产生自由电子，同时实现与外部电路的连接。阴极隔绝层用于阻隔阴极导电层与阴极基底的连接。
[0008] 作为优选，所述阳极体包括玻璃基底、阳极、阳极导电层和绝缘体。所述的玻璃基底表面设有阳极、阳极导电层，其中阳极导电层设置在阳极的两侧，绝缘体设置在阳极导电层上；玻璃基底用于阳极薄膜层的支撑，阳极导电层连接阳极和外部电路；阳极为透光导电材料。
[0009] 作为优选，所述绝缘体为绝电低导热系数材料，用于隔绝阴极体和阳极体，同时调控阴极和阳极间距离、制造利于电子输运的真空环境。
[0010] 一种光致热电子与光子协同发射制冷装置，包括阴极体、阳极体、绝缘体、电压源、发光源。阴极体吸收光源光子和热源热能产生热电子，部分热电子在电场作用下发射至阳极体，部分电子经复合效应以光子携带能量的形式发射至阳极体，与碱金属蒸气(7)碰撞产生等离子体并增强热电子发射，实现制冷，所述的绝缘体设置在阴极体和阳极体之间，用于隔绝阴极体和阳极体。所述的碱金属蒸气为铯或铷金属蒸气。
[0011] 作为优选，所述的阴极体为阴极基底上沉积一层阴极隔绝层，在阴极隔绝层上生长阴极导电层，并在阴极导电层上表面涂敷一层阴极活性层；所述的阴极基底为硅阴极基底，阴极隔绝层为二氧化硅绝缘层，阴极导电层为重掺杂高导电的单晶硅层，所述的阴极活性层为钡活性层。
[0012] 作为优选，所述的阳极体为玻璃基底上溅射一层阳极，，并在边缘沉积一层阳极导电层；所述的阳极为氧化铟锡透明导电层，所述的阳极导电层为高电导率硅层。
[0013] 作为优选，所述的绝缘体是在阳极导电层上生长一层二氧化硅层，并采用阳极键合的方式实现与阴极体中的阴极层的封接，调控二氧化硅层的厚度，使得阴极和阳极的间距保持为0.1‑1mm。
[0014] 作为优选，所述的发光源为主动发光器件或被动光源；所述的热源发热电子器件、冰箱储藏室或者建筑房屋。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0016] 1、冷端至热端的能量通过电子和光子两种工质进行传递，相较于传统热电子制冷方式，具有更佳的热交换特性。
[0017] 2、由于前级光生电子的激发作用，电子热化至真空所需的温度更低，较低的温度下便可产生等量的热电子发射数，使得制冷装置的可使用温度更低。
[0018] 3、光致热电子制冷装置的热端和冷端间距处于压毫米级，更易于封装集成，有利于规模化应用。
