本发明公开了一种中低温真空热电转换器件及其制备方法，所述中低温真空热电转换器件包括阴极结构和阳极结构；所述阴极结构包括依次层叠设置的阴极基板、底栅电极、介电薄膜和阴极电极，所述介电薄膜的厚度为0.5～10nm，所述底栅电极与阴极电极之间施加栅极电压；所述阳极结构包括层叠设置的阳极电极和阳极基板。本发明提供的中低温真空热电转换器件的阴极结构基于金属‑绝缘体‑金属(MIM)结构，不需要额外的光源，能够在中低温下获得更大的热发射电流，实现高输出功率的真空热电转换，而且结构简单，容易制备。另外，基于二维原子晶体的MIM阴极中的隧穿电子是直接隧穿的，电子因散射损失的能量较少，具有更高的电子发射效率。