基于柔性热电薄膜制冷的面内散热技术有望为电子器件高效面内散热提供解决方案,但柔性热电薄膜电输运性能太低和面内散热器件结构设计困难严重制约了该技术在电子元器件散热中的应用.本文通过在环氧树脂/Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3柔性热电薄膜中掺入具有同时调控电热输运行为功能的石墨烯,发现不仅有助于Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3晶粒沿(000l)择优取向,而且还提供了载流子快速传输通道,石墨烯/Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3柔性热电薄膜的载流子浓度和迁移率同时显著增大;石墨烯掺入量为1.0%的柔性热电薄膜室温最高功率因子达到1.56 mW/(K~2·m),与环氧树脂/Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3柔性热电薄膜相比提高了71%,其最大制冷温差提高了1倍.利用这种高性能石墨烯/Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3柔性热电薄膜制冷,设计并制备出了级联结构高效面内散热器件,发现该器件可以将热量从热源区逐级传输至散热区,实现热源区温度下降1.4—1.9℃,展现出了高效稳定的面内散热能力.