JP2007246326A - Composite structure, its producing method, and thermoelectric conversion element using the composite structure - Google Patents

Composite structure, its producing method, and thermoelectric conversion element using the composite structure Download PDF

Info

Publication number
JP2007246326A
JP2007246326A JP2006071358A JP2006071358A JP2007246326A JP 2007246326 A JP2007246326 A JP 2007246326A JP 2006071358 A JP2006071358 A JP 2006071358A JP 2006071358 A JP2006071358 A JP 2006071358A JP 2007246326 A JP2007246326 A JP 2007246326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite structure
group
clathrate
compound
structure according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006071358A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5408517B2 (en
Inventor
Masabumi Nakada
正文 中田
Masato Watanabe
匡人 渡辺
Jun Aketo
純 明渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
NEC Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical NEC Corp
Priority to JP2006071358A priority Critical patent/JP5408517B2/en
Publication of JP2007246326A publication Critical patent/JP2007246326A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5408517B2 publication Critical patent/JP5408517B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite structure having, as a base unit, a cage-like structure which is required when a compound bonded into a cage-like conformation is applied to a device, and to provide a thermoelectric conversion element using the same. <P>SOLUTION: A cage-like compound is formed on a base material as the composite structure by an aerosol deposition method utilizing an ordinary temperature shock compaction phenomenon. The thermoelectric conversion element 10 is constituted by using the composite structure. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、籠状に結合した化合物をデバイスに応用する際に必要となる籠状構造を基本単位とした複合構造体、熱電変換素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a composite structure, a thermoelectric conversion element, and a method for producing the same, having a saddle-like structure as a basic unit required when a compound bonded in a saddle-like form is applied to a device.

現在、エレクトロニクスデバイスは、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム−ヒ素などのIII−V族化合物半導体、硫化ヒ素等のII−VI化合物半導体を利用して作られている。従来、これらを用いた素子の高性能化は微細加工の技術によって進展してきた。   Currently, electronic devices are made using III-V compound semiconductors such as silicon, germanium, and gallium-arsenic, and II-VI compound semiconductors such as arsenic sulfide. Conventionally, improvement in performance of elements using these has been progressed by microfabrication technology.

しかし、微細加工技術が限界に近づきつつある現在、微細化による性能向上はあまり期待できなくなり、素子を構成する物質の特性向上に対する期待が強まってきている。エレクトロニクス分野の更なる発展を望むためには、これまでの電子材料とは大きく異なる物性を有する新材料の開発が必要である。このような新材料として、イオン結合もしくは共有結合により原子が籠状に配列した基本構造が、同一の結合で高次の構造を形成する化合物の開発が進んでいる。   However, as the microfabrication technology is approaching its limit, performance improvement due to miniaturization cannot be expected so much, and expectation for improvement of characteristics of materials constituting the element is increasing. In order to further develop the electronics field, it is necessary to develop a new material having physical properties significantly different from those of conventional electronic materials. As such a new material, development of a compound in which a basic structure in which atoms are arranged in a cage shape by an ionic bond or a covalent bond forms a higher-order structure with the same bond is progressing.

半導体クラスレートは、Si、Geからなる籠状構造から構成されている。クラスレート化合物は、物質を構成する元素間の結合様式が従来の物質とは大きく異なること、クラスレート構造内に別の元素を有する事ができる籠状物質であること等の理由から、物質の基本物性が飛躍的に向上することが考えられる。   The semiconductor clathrate is composed of a cage structure made of Si and Ge. A clathrate compound is a material that has a significant difference in bonding mode between elements constituting the substance from conventional substances, and is a rod-like substance that can have another element in the clathrate structure. It is conceivable that the basic physical properties are dramatically improved.

さらに、クラスレート化合物は従来のシリコン結晶等とは大きく異なる構造を有しており、内包する金属を変えることにより、絶縁体から種々のバンドギャップを有する半導体、更には金属や超伝導体として応用することが可能になり、この点からもその応用技術の開発が望まれている。また、光デバイスへの応用も考えられる。   In addition, clathrate compounds have a structure that is significantly different from conventional silicon crystals, etc., and can be used as insulators, semiconductors with various band gaps, and as metals and superconductors by changing the metal contained. From this point of view, development of the applied technology is desired. Application to optical devices is also conceivable.

具体的な応用として、半導体クラスレートは高い熱電能から熱電変換素子等のエネルギーデバイスへの応用が検討されている。ゼーベック効果を利用した熱電変換素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することを可能とする。その性質を利用し、産業・民生用プロセスや移動体から排出される排熱を有効な電力に変換することができるため、熱電変換素子は、環境問題に配慮した省エネルギー技術として注目されている。   As a specific application, application of semiconductor clathrate from high thermoelectric power to energy devices such as thermoelectric conversion elements has been studied. Thermoelectric conversion elements using the Seebeck effect can convert thermal energy into electrical energy. Utilizing this property, it is possible to convert exhaust heat exhausted from industrial / consumer processes and mobile objects into effective electric power, and thermoelectric conversion elements are attracting attention as energy-saving technologies in consideration of environmental problems.

酸化物籠状化合物は、使用環境における安定性、構成元素が安価であることから多くの応用分野に適応可能であり注目されている。籠状酸化物12CaO・7Al2O3は、籠に酸素ラジカルや電子を包含することができ、その電気的、光学的性質を自由に制御することが可能であり、多方面への応用が期待できる。特に、電子を室温で外部に取出す冷電子放出銃、電子の光吸収を利用した赤外線検出素子、電子の化学反応性を利用した還元試薬などへの展開が期待できる。   Oxide soot-like compounds are attracting attention because they can be applied to many fields of application because they are stable in the use environment and their constituent elements are inexpensive. The soot-like oxide 12CaO · 7Al2O3 can contain oxygen radicals and electrons in the soot, and its electrical and optical properties can be freely controlled, so that it can be expected to be applied in various fields. In particular, it can be expected to be applied to cold electron emission guns that extract electrons to the outside at room temperature, infrared detection elements that use electron light absorption, and reducing reagents that use electron chemical reactivity.

上記のように籠状構造化合物の持つ有用な特性を電子デバイスに応用する場合、籠状構造化合物の薄膜形成技術の開発がきわめて重要となる。ところが、スパッタ、真空蒸着等の従来の成膜法では、その構造の複雑性から膜形成は困難であった。これは、半導体クラスレートの内包原子であるアルカリ金属・アルカリ土類金属元素は非常に反応性が高く取り扱いが難しく、また、Ba元素等はGe等と比較して蒸発しやすい性質を持つことが一因である。   As described above, when the useful properties of the cage structure compound are applied to an electronic device, it is extremely important to develop a thin film formation technique for the cage structure compound. However, with conventional film forming methods such as sputtering and vacuum deposition, film formation is difficult due to the complexity of the structure. This is because alkali metal / alkaline earth metal elements, which are encapsulated atoms in semiconductor clathrate, are very reactive and difficult to handle, and Ba elements etc. are more likely to evaporate than Ge etc. It is a cause.

このため、従来の真空蒸着法や分子線エピタキシー(MBE)法ではクラスレート構造を保ったまま成膜することが困難であり、これまで電子デバイスの形成に必要な薄膜試料の作製例は報告されていなかった。   For this reason, it is difficult to form a film while maintaining the clathrate structure by the conventional vacuum deposition method or molecular beam epitaxy (MBE) method, and examples of producing thin film samples necessary for the formation of electronic devices have been reported so far. It wasn't.

ここで、特許文献1には、クラスレート化合物薄膜の形成法が開示されている。その成膜方法は、IV族元素基板上にアルカリ金属の蒸着膜を形成し、その上に該基板と同一材料からなるアモルファス半導体膜を形成した後、基板を加熱処理するという複雑な工程からなり、基板が限定されることから応用できるデバイスは限られる。   Here, Patent Document 1 discloses a method of forming a clathrate compound thin film. The deposition method consists of a complicated process in which an alkali metal vapor deposition film is formed on a group IV element substrate, an amorphous semiconductor film made of the same material as the substrate is formed thereon, and then the substrate is heated. Since the substrate is limited, applicable devices are limited.

特開平11−343110号公報JP-A-11-343110

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、第1の目的は、今後、多くの応用デバイスが考えられる籠状構造化合物の薄膜が基材の表面に形成された複合構造体を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and a first object is to form a thin film of a cage-like structure compound on the surface of a substrate, which can be considered for many application devices in the future. It is to provide a composite structure.

また、本発明の第2の目的は、籠状構造化合物の薄膜複合構造体の製造方法を提供することにある。   The second object of the present invention is to provide a method for producing a thin film composite structure of cage-like structure compounds.

さらに、本発明の第3の目的は、一般的な廃熱発電等の用途に供し得る優れた熱電変換素子を提供することにある。   Furthermore, the third object of the present invention is to provide an excellent thermoelectric conversion element that can be used for general uses such as waste heat power generation.

上記目的を達成するために、本発明では、基材表面に形成され、かつイオン結合もしくは共有結合により原子が籠状に配列した基本構造が同一の結合により高次の構造を形成する化合物の複合構造体であって、前記複合構造体は多結晶であり、前記複合構造体を構成する結晶は実質的に結晶配向性がなく、前記結晶同士の界面にガラス層からなる粒界層が実質的に存在しないことを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, a composite of compounds formed on the surface of a substrate and having a basic structure in which atoms are arranged in a cage by ionic bonds or covalent bonds forms a higher order structure by the same bond. The composite structure is polycrystalline, the crystals constituting the composite structure are substantially free of crystal orientation, and a grain boundary layer composed of a glass layer is substantially formed at the interface between the crystals. It is characterized by not existing.

ここで、前記複合構造体は平均粒径が100nm以下であることが好ましい。また、前記化合物は半導体クラスレートであることが好ましい。   Here, the composite structure preferably has an average particle size of 100 nm or less. The compound is preferably a semiconductor clathrate.

前記半導体クラスレートは、周期律表IVB族元素の原子を主体としてなるクラスレート格子と、クラスレート格子の格子間隙に内包されクラスレート格子の構成原子よりも質量の大きな周期律表IA族、IIA族、IIIA族、IB族、IIB族、IIIB族の原子のうちの少なくとも一種のドーピング原子であることが好ましい。   The semiconductor clathrate includes a clathrate lattice mainly composed of atoms of Group IVB elements of the periodic table, and a periodic table IA group, IIA having a mass larger than that of the constituent atoms of the clathrate lattice contained in the lattice gap of the clathrate lattice. It is preferable that it is at least one doping atom selected from the group III, IIIA, IB, IIB, and IIIB atoms.

あるいは、前記半導体クラスレートは、周期律表IVB族元素の原子を主体としてなるクラスレート格子と、クラスレート格子の格子間隙に内包されクラスレート格子の構成原子よりも質量の大きな周期律表IA族、IIA族、IIIA族、IB族、IIB族、IIIB族の原子のうちの少なくとも一種のドーピング原子と、前記クラスレート格子を構成する原子の少なくとも一部と置換された周期律表VA族、VIA族、VIIA族、VB族、VIB族、VIIB族、VIII族の原子のうちの少なくとも一種の置換原子とを主体としてなるクラスレート化合物であることが好ましい。   Alternatively, the semiconductor clathrate includes a clathrate lattice mainly composed of atoms of group IVB of the periodic table, and a group IA of the periodic table having a mass larger than the constituent atoms of the clathrate lattice contained in the lattice gap of the clathrate lattice. A periodic table VA, VIA substituted with at least one doping atom of group IIA, group IIIA, group IB, group IIB, group IIIB and at least part of the atoms constituting the clathrate lattice It is preferably a clathrate compound mainly composed of at least one kind of substituent atom among atoms of group VIIA, group VB, group VIB, group VIB, group VIIB, and group VIII.

ここで、前記周期律表IVB族元素は、例えば、SiまたはGeである。   Here, the group IVB element of the periodic table is, for example, Si or Ge.

また、前記半導体クラスレートは、Ge系、BaGe系、BaAuGe系、BaAuGaGe系、BaPtGe系、BaPdGe系、BaPdGaGe系、BaCuGaGe系、BaAgGaGe系、Si系、BaSi系、BaAuSi系、BaAuGaSi系、BaPtSi系、BaPdSi系、BaPdGaSi系、BaPtGaSi系、BaCuGaSi系及びBaAgGaSi系から成るグループの中から選ばれた少なくとも一つの系のクラスレート化合物であることが好ましい。   The semiconductor clathrate is Ge-based, BaGe-based, BaAuGe-based, BaAuGaGe-based, BaPtGe-based, BaPdGe-based, BaPdGaGe-based, BaCuGaGe-based, BaAgGaGe-based, Si-based, BaSi-based, BaAuSiSi-based, BaPtSi-based, A clathrate compound of at least one system selected from the group consisting of BaPdSi, BaPdGaSi, BaPtGaSi, BaCuGaSi, and BaAgGaSi is preferable.

好ましくは、前記化合物は酸化物籠状物質である。例えば、前記酸化物籠状物質は12CaO・7Al2O3を基体とする。あるいは、前記化合物がエレクトライド化合物であることが好ましい。   Preferably, the compound is an oxide cage. For example, the oxide cage material is based on 12CaO · 7Al2O3. Alternatively, the compound is preferably an electride compound.

ここで、前記複合構造体は、常温衝撃固化現象により薄膜状に形成される。前記複合構造体は、エアロゾルデポジション法により形成されることが好ましい。   Here, the composite structure is formed into a thin film by a normal temperature impact solidification phenomenon. The composite structure is preferably formed by an aerosol deposition method.

ここで、前記複合構造体は、例えば、熱電変換素子に用いられる。この熱電変換素子は、上下に離間して対向配置された基板の間に、p型の薄膜状の半導体クラスレートからなる複数の熱電膜と、n型の薄膜状の半導体クラスレートからなる複数の熱電膜が交互に配置され、相互に隣接する1組の熱電膜の下端部どうしが間欠的に薄膜電極で接続され、相互に隣接する他の熱電膜の上端部どうしが間欠的に薄膜電極で接続されると共に、隣接するp型の熱電膜の端部とn型の熱電膜の端部とが互い違いに交互に接続されることにより、全ての熱電膜が直列接続されるように複数の電極薄膜で接続されて構成されることが好ましい。   Here, the said composite structure is used for a thermoelectric conversion element, for example. The thermoelectric conversion element includes a plurality of thermoelectric films made of p-type thin film semiconductor clathrate and a plurality of n-type thin film semiconductor clathrate between substrates disposed opposite to each other in the vertical direction. Thermoelectric films are arranged alternately, the lower ends of a pair of adjacent thermoelectric films are intermittently connected by thin film electrodes, and the upper ends of other thermoelectric films adjacent to each other are intermittently thin film electrodes A plurality of electrodes are connected so that all the thermoelectric films are connected in series by alternately connecting the ends of the adjacent p-type thermoelectric films and the ends of the n-type thermoelectric films. It is preferable to be connected by a thin film.

また、前記複合構造体は、例えば、ガラス又はプラスチックから成る基材上に形成される。   The composite structure is formed on a substrate made of glass or plastic, for example.

本発明は、籠状構造化合物、特にクラスレート化合物と酸化物籠状物質を任意の基板上に制御性よく形成するためには、常温衝撃固化現象を適用することが有効であるという知見に基づいてなされたものである。   The present invention is based on the finding that it is effective to apply a normal temperature impact solidification phenomenon in order to form a cage structure compound, particularly a clathrate compound and an oxide cage material on an arbitrary substrate with good controllability. It has been made.

上述のように、本発明の複合構造体は、基材表面に形成された、イオン結合もしくは共有結合により原子が籠状に配列した基本構造が同一の結合により高次の構造を形成する化合物の複合構造体であり、前記構造体は多結晶であり、前記構造体を構成する結晶は実質的に結晶配向性がなく、また前記結晶同士の界面にガラス層からなる粒界層が実質的に存在しないことを特徴とする。   As described above, the composite structure of the present invention is a compound that is formed on the surface of a substrate and has a basic structure in which atoms are arranged in a cage by ionic bonds or covalent bonds to form a higher order structure by the same bond. It is a composite structure, the structure is polycrystalline, crystals constituting the structure are substantially free of crystal orientation, and a grain boundary layer composed of a glass layer is substantially formed at the interface between the crystals. It does not exist.

このような構造を採用することで、ガラス、プラスチック等の任意の基板上に籠状物質を薄膜で形成することが可能となる。   By adopting such a structure, it becomes possible to form a cage-like substance as a thin film on an arbitrary substrate such as glass or plastic.

また、常温衝撃固化現象、特にエアロゾルデポジション法がこの構造体を形成するためには有効であることを見出した。   Further, it has been found that a normal temperature impact solidification phenomenon, in particular, an aerosol deposition method is effective for forming this structure.

また、本発明の複合構造体は、平均粒径が100nm以下であることで、強固に結合した薄膜を形成することが可能である。   In addition, the composite structure of the present invention can form a strongly bonded thin film when the average particle size is 100 nm or less.

また、本発明の複合構造体を形成する籠状化合物が、半導体クラスレートであることを特徴とする。この半導体クラスレートは、SiまたはGe等の周期律表IVB族元素の原子を主体としてなるクラスレート格子と、クラスレート格子の格子間隙に内包されクラスレート格子の構成原子よりも質量の大きな周期律表IA族、IIA族、IIIA族、IB族、IIB族、IIIB族の原子のうちの少なくとも1種のドーピング原子と、前記クラスレート格子を構成する原子の少なくとも一部と置換された周期律表VA族、VIA族、VIIA族、VB族、VIB族、VIIB族、VIII族の原子のうちの少なくとも1種の置換原子を主体としてなるクラスレート化合物であることを特徴とする複合構造体である。   Further, the cage compound forming the composite structure of the present invention is a semiconductor clathrate. This semiconductor clathrate includes a clathrate lattice mainly composed of atoms of group IVB elements of the periodic table such as Si or Ge, and a periodic rule having a mass larger than that of the constituent atoms of the clathrate lattice contained in the lattice gap of the clathrate lattice. Table: Periodic table substituted with at least one doping atom of group IA, group IIA, group IIIA, group IB, group IIB, group IIIB and at least part of the atoms constituting the clathrate lattice A composite structure characterized in that it is a clathrate compound mainly composed of at least one substitution atom among atoms of group VA, group VIA, group VIIA, group VB, group VIB, group VIIB, group VIII. .

具体的には、半導体クラスレートはGe系、BaGe系、BaAuGe系、BaAuGaGe系、BaPtGe系、BaPdGe系、BaPdGaGe系、BaCuGaGe系、BaAgGaGe系、Si系、BaSi系、BaAuSi系、BaAuGaSi系、BaPtSi系、BaPdSi系、BaPdGaSi系、BaPtGaSi系、BaCuGaSi系、BaAgGaSi系クラスレート化合物が含まれる。   Specifically, the semiconductor clathrate is Ge-based, BaGe-based, BaAuGe-based, BaAuGaGe-based, BaPtGe-based, BaPdGe-based, BaPdGaGe-based, BaCuGaGe-based, BaAgGaGe-based, Si-based, BaSi-based, BaAuSiSi-based, BaPtSi-based. BaPdSi-based, BaPdGaSi-based, BaPtGaSi-based, BaCuGaSi-based, and BaAgGaSi-based clathrate compounds.

これらのクラスレート化合物は、高い熱電能を持つことから熱電変換素子等の電子デバイス分野への適用に適している。   Since these clathrate compounds have high thermoelectric power, they are suitable for application in the field of electronic devices such as thermoelectric conversion elements.

また、本発明の複合構造体を形成する籠状化合物が、酸化物籠状物質であることを特徴とする。具体的には、この酸化物籠状物質は12CaO・7Al2O3を基体としており、籠構造内に電子を閉じ込めることで、エレクトライド化合物とすることができる。エレクトライド化合物は電子源、半導体等の電子デバイス分野への適用に適している。   In addition, the cage compound forming the composite structure of the present invention is an oxide cage material. Specifically, this oxide cage material is based on 12CaO · 7Al2O3, and can be made into an electride compound by confining electrons in the cage structure. The electride compound is suitable for application to the field of electronic devices such as electron sources and semiconductors.

また、本発明の複合構造体の製造方法は、常温衝撃固化現象による膜形成であることを特徴とする。常温衝撃固化現象を用いることで、室温で任意の基板上に籠状構造化合物の形成が可能となる。常温衝撃固化現象による膜形成法の中でも、エアロゾルデポジション法は、籠状構造化合物の製造方法として適している。   Moreover, the method for producing a composite structure of the present invention is characterized in that a film is formed by a normal temperature impact solidification phenomenon. By using a normal temperature impact solidification phenomenon, a cage structure compound can be formed on an arbitrary substrate at room temperature. Among the film forming methods based on the normal temperature impact solidification phenomenon, the aerosol deposition method is suitable as a method for producing a cage structure compound.

さらに、本発明は、籠状構造化合物、特に半導体クラスレートの複合構造体を熱電変換素子に用いることを特徴とする。本発明の熱電変換素子は、従来材料を用いた熱電変換素子よりも変換効率が高く、任意の基材あるいは基板上に形成可能という利点を持つ。   Furthermore, the present invention is characterized in that a cage structure compound, particularly a composite structure of a semiconductor clathrate is used for a thermoelectric conversion element. The thermoelectric conversion element of the present invention has an advantage that it has higher conversion efficiency than a thermoelectric conversion element using a conventional material and can be formed on an arbitrary base material or substrate.

本発明によれば、今後、多くの応用デバイスが考えられる籠状構造化合物の薄膜が基材の表面に形成された複合構造体を提供することができる。また、籠状構造化合物の薄膜複合構造体の製造方法を提供することができる。さらに、一般的な廃熱発電等の用途に供し得る優れた熱電変換素子の提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite structure by which the thin film of the cage-like structure compound which can consider many application devices in the future was formed on the surface of the base material can be provided. Moreover, the manufacturing method of the thin film composite structure of a cage-like structure compound can be provided. Furthermore, it is possible to provide an excellent thermoelectric conversion element that can be used for general uses such as waste heat power generation.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<半導体クラスレートBa6Ge25の複合構造物の製造>
まず、BaおよびGeから、半導体クラスレートの合成を行った。合成にはCO2レーザー加熱法を用いた。購入したBaおよびGeの表面にはすでに酸化膜が形成されているため、まず酸化膜の除去を行った。Baの酸化を防ぐために、Ar雰囲気グローブボックス内で、表面をカッターで削り、酸化膜を除去した。また、Ge酸化膜の除去は、フッ硝酸(HF:HNO3=1:4)を用いてドラフト中で行った。Baの酸化を防ぐために、Ar雰囲気グローブボックス内で秤量作業を行った。Ge秤量後、CO2レーザー加熱装置の水冷したCu皿の上にBaおよびGeを乗せた。これは、CO2レーザーの吸収が高いBaが上、吸収が低いGeが下になるようにCu皿に乗せ、溶けて液体となったBaをGeに染み込ませるためである。これらの作業もAr雰囲気グローブボックス内で行った。
<Manufacture of composite structure of semiconductor clathrate Ba6Ge25>
First, a semiconductor clathrate was synthesized from Ba and Ge. A CO2 laser heating method was used for the synthesis. Since the oxide film was already formed on the surface of the purchased Ba and Ge, the oxide film was first removed. In order to prevent oxidation of Ba, the surface was shaved with a cutter in an Ar atmosphere glove box to remove the oxide film. The Ge oxide film was removed in a draft using hydrofluoric acid (HF: HNO3 = 1: 4). In order to prevent oxidation of Ba, weighing work was performed in an Ar atmosphere glove box. After weighing Ge, Ba and Ge were placed on a water-cooled Cu dish of a CO2 laser heating device. This is because Ba, which has a high absorption of CO2 laser, is placed on a Cu plate so that Ge, which has low absorption, is on the bottom, and the dissolved Ba is soaked into Ge. These operations were also performed in an Ar atmosphere glove box.

CO2レーザー加熱装置はターボ分子ポンプを用いて5×10-3Pa程度まで真空排気され、その後、Ar置換を行いゲージ圧+0.01MPaの加圧状態で加熱工程を行った。これには加圧にすることで、大気中の酸素がチャンバー内に侵入することを防ぐ意味がある。   The CO2 laser heating device was evacuated to about 5 × 10 −3 Pa using a turbo molecular pump, and then the Ar was replaced and the heating process was performed in a pressurized state of gauge pressure +0.01 MPa. This has the meaning of preventing oxygen in the atmosphere from entering the chamber by applying pressure.

次に、250W CO2レーザーを用いて、BaおよびGeを加熱、爆発反応させた。未反応の試料をなくすため、反応後10分間加熱を継続した。10分後加熱を止め、水冷Cu皿によって急冷凝固させた。この工程により、クラスレート構造が形成される。これはクラスレート構造が非平衡相であるため、その合成作業は非平衡状態で行われなければならないからである。   Next, Ba and Ge were heated and exploded by using a 250 W CO2 laser. In order to eliminate unreacted samples, heating was continued for 10 minutes after the reaction. After 10 minutes, the heating was stopped and the solution was rapidly solidified by a water-cooled Cu dish. By this step, a clathrate structure is formed. This is because the clathrate structure is a non-equilibrium phase and the synthesis work must be performed in a non-equilibrium state.

CO2レーザーには出力およびビームスポットに限界があり、試料全体を均一に加熱することができないため、合成したクラスレート化合物半導体サンプルには未反応の試料が存在する可能性がある。従って、CO2レーザーによる加熱後、アーク炉を用いて再加熱、再溶解・急冷凝固させた。この時、アーク炉内ゲージ圧は-0.02MPa、アーク電流は20mAとした。   Since the CO2 laser has limitations on the output and beam spot and the entire sample cannot be heated uniformly, there may be an unreacted sample in the synthesized clathrate compound semiconductor sample. Therefore, after heating with a CO2 laser, it was reheated, remelted and rapidly solidified using an arc furnace. At this time, the gauge pressure in the arc furnace was -0.02 MPa, and the arc current was 20 mA.

合成した半導体クラスレートBa6Ge25化合物は、乳鉢で粗粉砕後、ボールミルにより粉砕し微粒子化した。ボールミルの条件は、200rpm、15分である。   The synthesized semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound was coarsely pulverized with a mortar and then pulverized with a ball mill to form fine particles. The ball mill conditions are 200 rpm and 15 minutes.

微粒子化したミクロンオーダーの粒子を用いて、室温衝撃固化現象を用いたエアロゾルデポジション(AD)法による薄膜形成を行った。AD法では、微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して粉砕、接合させ成形体を基板上に形成する。ガラス基板を用い、キャリヤガスは酸素、ノズルと基板の入射角は10度、ガス流量12リットル/分、ノズル基板間距離は5mm、成膜速度は0.8μm/min、加振器の振動数は250rpmとし、室温で成膜した。   A thin film was formed by aerosol deposition (AD) method using room temperature impact solidification phenomenon using micronized particles. In the AD method, a compact is formed on a substrate by applying a mechanical impact force to a fine particle brittle material and crushing and bonding the material. A glass substrate is used, the carrier gas is oxygen, the incident angle between the nozzle and the substrate is 10 degrees, the gas flow rate is 12 liters / minute, the distance between the nozzle substrates is 5 mm, the deposition rate is 0.8 μm / min, and the vibration frequency of the vibrator Was 250 rpm and the film was formed at room temperature.

図1に本実施例で作製した半導体クラスレートBa6Ge25化合物の写真を示す。(1)はAD法で作製した半導体クラスレートBa6Ge25化合物薄膜の外観写真である。ガラス基板上に均一に薄膜が形成されていることがわかる。(2)は、AD法で作製した半導体クラスレートBa6Ge25化合物薄膜の顕微鏡写真である。AD法により連続的な膜が形成できていることが分かる。(3)は、ボールミルで形成した半導体クラスレートBa6Ge25化合物の微粒子の走査電子顕微鏡写真である。ミクロンレベルの微粒子が形成されている。(3)に示される微粒子をガラス基板にAD法により、衝突、粉砕、固化させることで、(1)、(2)に示されるような半導体クラスレートBa6Ge25化合物の薄膜を形成することができた。膜厚は約2ミクロンであった。   FIG. 1 shows a photograph of the semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound produced in this example. (1) is an appearance photograph of a semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound thin film produced by the AD method. It can be seen that a thin film is uniformly formed on the glass substrate. (2) is a micrograph of a semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound thin film produced by the AD method. It can be seen that a continuous film can be formed by the AD method. (3) is a scanning electron micrograph of fine particles of a semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound formed by a ball mill. Micron-level fine particles are formed. The thin film of the semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound as shown in (1) and (2) could be formed by colliding, crushing and solidifying the fine particles shown in (3) on the glass substrate by AD method. . The film thickness was about 2 microns.

ボールミル後の微粒子、および作製した薄膜のX線回折プロファイルを図2に示す。(1)はクラスレート微粒子、(2)はAD法で形成した薄膜の回折プロファイルである。AD法で形成した薄膜のプロファイルの半値幅は広がっているが、ピーク位置がほぼ一致していることから作製した薄膜はクラスレート構造を保ったまま成膜されていることが確認された。   FIG. 2 shows X-ray diffraction profiles of the fine particles after ball milling and the produced thin film. (1) is a clathrate fine particle, and (2) is a diffraction profile of a thin film formed by the AD method. Although the half width of the profile of the thin film formed by the AD method is widened, it was confirmed that the produced thin film was formed while maintaining the clathrate structure because the peak positions almost coincided.

図3に、AD法で形成したクラスレート薄膜の透過光スペクトルを示す。(1)は、AD法で形成したクラスレート薄膜の透過光スペクトル、(2)は、Ge薄膜の透過光スペクトル(文献値)を示す。クラスレート薄膜の吸収端は、Ge薄膜よりも低波長にシフトしており、これはクラスレート構造によるバンド構造の変化がAD膜において観測できていることを示している。   FIG. 3 shows a transmitted light spectrum of a clathrate thin film formed by the AD method. (1) shows the transmitted light spectrum of the clathrate thin film formed by the AD method, and (2) shows the transmitted light spectrum (document value) of the Ge thin film. The absorption edge of the clathrate thin film is shifted to a wavelength lower than that of the Ge thin film, which indicates that the band structure change due to the clathrate structure can be observed in the AD film.

以上の結果は、室温衝撃固化現象を使ったAD法により、半導体クラスレートの微粒子を薄膜で形成できることを示すものであり、これは半導体クラスレートの室温における薄膜化の初めての例である。この結果は、半導体クラスレートのエレクトロニクス等への応用を可能にする大きな進展である。   The above results show that fine particles of semiconductor clathrate can be formed as a thin film by the AD method using room temperature impact solidification, which is the first example of thinning of a semiconductor clathrate at room temperature. This result is a major advancement that enables the application of semiconductor clathrate to electronics and the like.

上記の説明では半導体クラスレートの組成がBa6Ge25の場合を説明したが、この組成に限定されるものではなく、例えばAu、Pt,Pd,Ag,Gaを一種類以上添加した組成であっても良い。また、Ge単体のクラスレートであっても良い。また、Ge系の材料以外にも、Si系等も有用な半導体クラスレート材料である。   In the above description, the case where the composition of the semiconductor clathrate is Ba6Ge25 has been described. However, the composition is not limited to this composition. For example, a composition in which one or more kinds of Au, Pt, Pd, Ag, and Ga are added may be used. . Alternatively, the clarate of Ge alone may be used. In addition to Ge-based materials, Si-based materials are also useful semiconductor clathrate materials.

<酸化物籠状物質12CaO・7Al2O3の複合構造物の製造>
炭酸カルシウムとγ−アルミナを12:7の当量混合した原料粉末を酸素1気圧中で,1300℃で2時間焼結し、12CaO・7Al2O3化合物とした。合成した12CaO・7Al2O3化合物は、ボールミルにより粉砕し微粒子化した。
<Manufacture of composite structure of oxide cage material 12CaO ・ 7Al2O3>
The raw material powder in which 12: 7 equivalent of calcium carbonate and γ-alumina was mixed was sintered at 1300 ° C. for 2 hours in 1 atmosphere of oxygen to obtain 12CaO · 7Al2O3 compound. The synthesized 12CaO · 7Al2O3 compound was pulverized by a ball mill into fine particles.

微粒子化したミクロンオーダーの粒子を用いて、室温衝撃固化現象を用いたエアロゾルデポジション(AD)法による薄膜形成を行った。AD法では、微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して粉砕、接合させ成形体を基板上に形成する。ガラス基板を用い、キャリヤガスは酸素、ノズルと基板の入射角は30度、ガス流量12リットル/分、ノズル基板間距離は5mm、成膜速度は0.3μm/min、加振器の振動数は250rpmとし、室温で成膜した。   A thin film was formed by aerosol deposition (AD) method using room temperature impact solidification phenomenon using micronized particles. In the AD method, a compact is formed on a substrate by applying a mechanical impact force to a fine particle brittle material and crushing and bonding the material. A glass substrate is used, the carrier gas is oxygen, the incident angle between the nozzle and the substrate is 30 degrees, the gas flow rate is 12 liters / minute, the distance between the nozzle substrates is 5 mm, the deposition rate is 0.3 μm / min, and the vibration frequency of the vibrator Was 250 rpm and the film was formed at room temperature.

実施例1と同様に、X線回折測定により、籠状酸化物12CaO・7Al2O3化合物の構造が薄膜においても維持されていることが確認された。   As in Example 1, it was confirmed by X-ray diffraction measurement that the structure of the cage-like oxide 12CaO · 7Al2O3 compound was maintained in the thin film.

次に、構造物の平均粒径の影響を実施例に基づいて説明する。   Next, the influence of the average particle diameter of the structure will be described based on examples.

実施例1と同様の手順で半導体クラスレートBa6Ge25の合成を行い、乳鉢で粗粉砕した微粒子を用いて、AD法による膜形成を行った。ガラス基板を用い、キャリヤガスは酸素、ノズルと基板の入射角は0度、ガス流量12リットル/分、ノズル基板間距離は5mm、成膜速度は0.5μm/min、加振器の振動数は200rpmとし、室温で成膜した。   A semiconductor clathrate Ba6Ge25 was synthesized in the same procedure as in Example 1, and a film was formed by the AD method using finely pulverized fine particles in a mortar. A glass substrate is used, the carrier gas is oxygen, the incident angle between the nozzle and the substrate is 0 degree, the gas flow rate is 12 liters / minute, the distance between the nozzle substrates is 5 mm, the deposition rate is 0.5 μm / min, and the vibration frequency of the vibrator Was 200 rpm and the film was formed at room temperature.

図4に本実施例で作製した半導体クラスレートBa6Ge25化合物の写真を示す。(1)はAD法で作製した半導体クラスレートBa6Ge25化合物薄膜の外観写真である。ガラス基板上に薄膜が形成されているが、膜厚に大きな分布があり、中央部が薄くなっていることが分かる。(2)はAD法で作製した半導体クラスレートBa6Ge25化合物薄膜の顕微鏡写真である。不均一な膜が形成されている。このときのクラスレート構造体の平均粒径は150nmであった。一方、実施例1の均一な膜構造体では、平均粒径は50nmであり、構造体の平均粒径が、均一で緻密な構造体を形成する上では重要となる。   FIG. 4 shows a photograph of the semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound produced in this example. (1) is an appearance photograph of a semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound thin film produced by the AD method. Although a thin film is formed on the glass substrate, it can be seen that there is a large distribution in film thickness, and the central part is thin. (2) is a micrograph of a semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound thin film produced by the AD method. A non-uniform film is formed. At this time, the average particle size of the clathrate structure was 150 nm. On the other hand, in the uniform film structure of Example 1, the average particle diameter is 50 nm, and the average particle diameter of the structure is important in forming a uniform and dense structure.

図5は本発明に係る半導体クラスレート化合物の熱電材料を用いて構成された熱電変換素子の一実施形態を示すものである。   FIG. 5 shows one embodiment of a thermoelectric conversion element constituted by using a thermoelectric material of a semiconductor clathrate compound according to the present invention.

この実施形態の熱電変換素子10は、上下に離間して対向配置された絶縁物の基板11、12の間に、p型の薄膜状の半導体クラスレートからなる複数の熱電膜13と、n型の薄膜状の半導体クラスレートからなる複数の熱電膜14が交互に配置され、相互に隣接する1組の熱電膜13、14の下端部どうしが間欠的に薄膜電極15で接続され、相互に隣接する他の熱電膜13、14の上端部どうしが間欠的に薄膜電極16で接続されると同時に、隣接するp型の熱電膜13の端部とn型の熱電膜14の端部とが互い違いに交互に接続されて全ての熱電膜が直列接続されるように複数の電極薄膜15、16で接続されている。また、上下の基板間の複数の熱電膜13、14のうち、一側の端部の熱電膜13に接続部17が、他側の端部の熱電膜14に接続部18がそれぞれ接合されて構成されている。   The thermoelectric conversion element 10 of this embodiment includes a plurality of thermoelectric films 13 made of a p-type thin-film semiconductor clathrate, n-type, between insulating substrates 11 and 12 that are spaced apart from each other and disposed opposite to each other. A plurality of thermoelectric films 14 made of a thin-film semiconductor clathrate are alternately arranged, and lower ends of a pair of adjacent thermoelectric films 13 and 14 are intermittently connected by a thin film electrode 15 and adjacent to each other. The upper ends of the other thermoelectric films 13 and 14 are intermittently connected to each other by the thin film electrode 16 and at the same time, the end of the adjacent p-type thermoelectric film 13 and the end of the n-type thermoelectric film 14 are staggered. Are connected by a plurality of electrode thin films 15 and 16 so that all thermoelectric films are connected in series. Further, of the plurality of thermoelectric films 13 and 14 between the upper and lower substrates, the connection part 17 is joined to the thermoelectric film 13 at one end, and the connection part 18 is joined to the thermoelectric film 14 at the other end. It is configured.

基板11,12には、透明樹脂基板を用いたが、樹脂シートを用いても良い。半導体クラスレートにはBaAuGeクラスレートを原料粉末にし、実施例1で説明したAD法により膜形成を行った。薄膜電極にはTi/AuTi膜をスパッタ法で形成した。基板11,12の上下に100度の温度差を加えることで、発電が可能であった。本発明を用いることで、シート状の熱変換素子の製造が可能となった。   As the substrates 11 and 12, transparent resin substrates are used, but resin sheets may be used. As a semiconductor clathrate, a BaAuGe clathrate was used as a raw material powder, and a film was formed by the AD method described in Example 1. A Ti / AuTi film was formed on the thin film electrode by sputtering. Electric power can be generated by adding a temperature difference of 100 degrees above and below the substrates 11 and 12. By using the present invention, it is possible to manufacture a sheet-like heat conversion element.

本発明で作製した第1の実施例の半導体クラスレートBa6Ge25化合物の写真であり、(1)は複合構造体の外観電子顕微鏡写真、(2)は複合構造体の電子顕微鏡写真、(3)は微粒子の走査電子顕微鏡写真である。It is the photograph of the semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound of 1st Example produced by this invention, (1) is an external appearance electron micrograph of a composite structure, (2) is an electron micrograph of a composite structure, (3) is It is a scanning electron micrograph of fine particles. 本発明で作製した第1の実施例の半導体クラスレートBa6Ge25化合物のX線回折プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction profile of the semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound of the 1st Example produced by this invention. 本発明で作製した第1の実施例の半導体クラスレートBa6Ge25化合物の透過率スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability spectrum of the semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound of the 1st Example produced by this invention. 本発明で作製した半導体クラスレートBa6Ge25化合物の第3の実施例の写真であり、(1)は複合構造体の外観電子顕微鏡写真、(2)は複合構造体の電子顕微鏡写真である。It is a photograph of the 3rd Example of the semiconductor clathrate Ba6Ge25 compound produced by this invention, (1) is an external appearance electron micrograph of a composite structure, (2) is an electron micrograph of a composite structure. 本発明の第4の実施例である熱電変換素子の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the thermoelectric conversion element which is the 4th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 熱電変換素子
11、12 基板
13 p型の薄膜状の半導体クラスレートからなる熱電膜
14 n型の薄膜状の半導体クラスレートからなる熱電膜
15,16 薄膜電極
17,18 接続部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thermoelectric conversion element 11, 12 Board | substrate 13 Thermoelectric film which consists of p-type thin film-like semiconductor clathrate 14 Thermoelectric film which consists of n-type thin-film-like semiconductor clathrate 15, 16 Thin film electrodes 17, 18 Connection part

Claims (17)

基材表面に形成され、かつイオン結合もしくは共有結合により原子が籠状に配列した基本構造が同一の結合により高次の構造を形成する化合物の複合構造体であって、
前記複合構造体は多結晶であり、前記複合構造体を構成する結晶は実質的に結晶配向性がなく、前記結晶同士の界面にガラス層からなる粒界層が実質的に存在しないことを特徴とする複合構造体。
A compound structure formed on a substrate surface and having a basic structure in which atoms are arranged in a cage shape by ionic bonds or covalent bonds to form a higher order structure by the same bond,
The composite structure is polycrystalline, the crystals constituting the composite structure have substantially no crystal orientation, and there is substantially no grain boundary layer composed of a glass layer at the interface between the crystals. And a composite structure.
前記複合構造体は平均粒径が100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の複合構造体。   The composite structure according to claim 1, wherein the composite structure has an average particle diameter of 100 nm or less. 前記化合物が半導体クラスレートであることを特徴とする請求項1に記載の複合構造体。   The composite structure according to claim 1, wherein the compound is a semiconductor clathrate. 前記半導体クラスレートが、周期律表IVB族元素の原子を主体としてなるクラスレート格子と、クラスレート格子の格子間隙に内包されクラスレート格子の構成原子よりも質量の大きな周期律表IA族、IIA族、IIIA族、IB族、IIB族、IIIB族の原子のうちの少なくとも一種のドーピング原子であることを特徴とする請求項3に記載の複合構造体。   The semiconductor clathrate includes a clathrate lattice mainly composed of atoms of group IVB elements of the periodic table, and a periodic table IA group, IIA having a mass larger than that of the constituent atoms of the clathrate lattice contained in the lattice gap of the clathrate lattice 4. The composite structure according to claim 3, wherein the composite structure is at least one doping atom selected from the group consisting of Group III, Group IIIA, Group IB, Group IIB, and Group IIIB. 前記半導体クラスレートが、周期律表IVB族元素の原子を主体としてなるクラスレート格子と、クラスレート格子の格子間隙に内包されクラスレート格子の構成原子よりも質量の大きな周期律表IA族、IIA族、IIIA族、IB族、IIB族、IIIB族の原子のうちの少なくとも一種のドーピング原子と、前記クラスレート格子を構成する原子の少なくとも一部と置換された周期律表VA族、VIA族、VIIA族、VB族、VIB族、VIIB族、VIII族の原子のうちの少なくとも一種の置換原子とを主体としてなるクラスレート化合物であることを特徴とする請求項3に記載の複合構造体。   The semiconductor clathrate includes a clathrate lattice mainly composed of atoms of group IVB elements of the periodic table, and a periodic table IA group having a mass larger than the constituent atoms of the clathrate lattice contained in the lattice gap of the clathrate lattice, IIA Group VA, VIA, Periodic Table VA, Group IIIA, Group IB, Group IIB, Group IIIB, at least one doping atom substituted with at least a part of the atoms constituting the clathrate lattice, 4. The composite structure according to claim 3, which is a clathrate compound mainly composed of at least one substituent atom among atoms of Group VIIA, Group VB, Group VIB, Group VIIB, and Group VIII. 前記周期律表IVB族元素は、SiまたはGeであることを特徴とする請求項4又は5に記載の複合構造体。   The composite structure according to claim 4 or 5, wherein the group IVB element of the periodic table is Si or Ge. 前記半導体クラスレートが、Ge系、BaGe系、BaAuGe系、BaAuGaGe系、BaPtGe系、BaPdGe系、BaPdGaGe系、BaCuGaGe系、BaAgGaGe系、Si系、BaSi系、BaAuSi系、BaAuGaSi系、BaPtSi系、BaPdSi系、BaPdGaSi系、BaPtGaSi系、BaCuGaSi系及びBaAgGaSi系から成るグループの中から選ばれた少なくとも一つの系のクラスレート化合物であることを特徴とする請求項3に記載の複合構造体。   The semiconductor clathrate is Ge-based, BaGe-based, BaAuGe-based, BaAuGaGe-based, BaPtGe-based, BaPdGe-based, BaPdGaGe-based, BaCuGaGe-based, BaAgGaGe-based, Si-based, BaSi-based, BaAuSi-based, BaAuGaSi-based, BaPdSi-based, BaPdSi-based, The composite structure according to claim 3, which is a clathrate compound of at least one system selected from the group consisting of: BaPdGaSi, BaPtGaSi, BaCuGaSi, and BaAgGaSi. 前記化合物が酸化物籠状物質であることを特徴とする請求項1に記載の複合構造体。   The composite structure according to claim 1, wherein the compound is an oxide cage material. 前記酸化物籠状物質が12CaO・7Al2O3を基体とすることを特徴とする請求項8に記載の複合構造体。   9. The composite structure according to claim 8, wherein the oxide soot-like substance is based on 12CaO.7Al2O3. 前記化合物がエレクトライド化合物であることを特徴とする請求項1に記載の複合構造体。   The composite structure according to claim 1, wherein the compound is an electride compound. 請求項1に記載の複合構造体は、常温衝撃固化現象により薄膜状に形成されることを特徴とする複合構造体の製造方法。   The composite structure according to claim 1, wherein the composite structure is formed into a thin film by a normal temperature impact solidification phenomenon. 請求項11に記載の複合構造体は、エアロゾルデポジション法により形成されることを特徴とする複合構造体の製造方法。   The composite structure according to claim 11, wherein the composite structure is formed by an aerosol deposition method. 請求項1に記載の複合構造体を用いることを特徴とする熱電変換素子。   A thermoelectric conversion element using the composite structure according to claim 1. 上下に離間して対向配置された基板の間に、p型の薄膜状の半導体クラスレートからなる複数の熱電膜と、n型の薄膜状の半導体クラスレートからなる複数の熱電膜が交互に配置され、
相互に隣接する1組の熱電膜の下端部どうしが間欠的に薄膜電極で接続され、相互に隣接する他の熱電膜の上端部どうしが間欠的に薄膜電極で接続されると共に、
隣接するp型の熱電膜の端部とn型の熱電膜の端部とが互い違いに交互に接続されることにより、全ての熱電膜が直列接続されるように複数の電極薄膜で接続されて構成されることを特徴とする請求項13に記載の熱電変換素子。
A plurality of thermoelectric films made of p-type thin-film semiconductor clathrate and a plurality of thermoelectric films made of n-type thin-film semiconductor clathrate are alternately arranged between substrates that are opposed to each other in the vertical direction. And
The lower end portions of a set of adjacent thermoelectric films are intermittently connected by thin film electrodes, and the upper end portions of other thermoelectric films adjacent to each other are intermittently connected by thin film electrodes,
The ends of the adjacent p-type thermoelectric films and the ends of the n-type thermoelectric films are alternately connected, so that all the thermoelectric films are connected by a plurality of electrode thin films so that they are connected in series. It is comprised, The thermoelectric conversion element of Claim 13 characterized by the above-mentioned.
前記複合構造体は、ガラス又はプラスチックから成る基材上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の複合構造体。   The composite structure according to claim 1, wherein the composite structure is formed on a substrate made of glass or plastic. 籠状構造化合物を常温衝撃固化現象を用いたエアロゾルデポジション法により基材上に形成することを特徴とする複合構造体の製造方法。   A method for producing a composite structure, comprising forming a cage structure compound on a substrate by an aerosol deposition method using a normal temperature impact solidification phenomenon. 前記エアロゾルデポジション法により、微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して粉砕及び接合させて、前記籠状構造化合物を成形体として前記基材上に形成することを特徴とする請求項16に記載の複合構造体の製造方法。
The method according to claim 16, wherein by the aerosol deposition method, the fine brittle material is loaded with a mechanical impact force and pulverized and bonded to form the cage structure compound as a molded body on the substrate. The manufacturing method of the composite structure of description.
JP2006071358A 2006-03-15 2006-03-15 COMPOSITE STRUCTURE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND THERMOELECTRIC CONVERSION DEVICE USING THE SAME Expired - Fee Related JP5408517B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006071358A JP5408517B2 (en) 2006-03-15 2006-03-15 COMPOSITE STRUCTURE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND THERMOELECTRIC CONVERSION DEVICE USING THE SAME

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006071358A JP5408517B2 (en) 2006-03-15 2006-03-15 COMPOSITE STRUCTURE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND THERMOELECTRIC CONVERSION DEVICE USING THE SAME

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007246326A true JP2007246326A (en) 2007-09-27
JP5408517B2 JP5408517B2 (en) 2014-02-05

Family

ID=38591009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006071358A Expired - Fee Related JP5408517B2 (en) 2006-03-15 2006-03-15 COMPOSITE STRUCTURE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND THERMOELECTRIC CONVERSION DEVICE USING THE SAME

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5408517B2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011019078A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 独立行政法人産業技術総合研究所 High-speed manufacturing method for flexible thermoelectric generation devices
WO2011019077A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 独立行政法人産業技術総合研究所 Thermoelectric power generation device
JP2011187688A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Thermoelectric conversion material
WO2014030264A1 (en) 2012-08-21 2014-02-27 Mabuchi Mahito Thermoelectric conversion element including in thermoelectric material space or space in which connection is made such that heat transfer amounts are reduced and working substance flow is equal to or greater than that for original thermoelectric material
WO2014050100A1 (en) * 2012-09-26 2014-04-03 新日鐵住金株式会社 Electrode active material, method for manufacturing electrode active material, electrode, cell, and method for using clathrate compound
JP2014154801A (en) * 2013-02-13 2014-08-25 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd Thermoelectric element, thermoelectric device and method of manufacturing thermoelectric element
JP2016213373A (en) * 2015-05-12 2016-12-15 古河電気工業株式会社 Clathrate compound, thermoelectric conversion material, and method for manufacturing the same
JP2018046090A (en) * 2016-09-13 2018-03-22 古河電気工業株式会社 Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module
JP2018170373A (en) * 2017-03-29 2018-11-01 株式会社日立製作所 Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module
WO2019215947A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Thermoelectric conversion material and thermoelectric conversion element using the same

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11293460A (en) * 1998-04-15 1999-10-26 Nec Corp Manufacture of clathrate compound thin film
JPH11343110A (en) * 1998-05-28 1999-12-14 Nec Corp Formation of thin film of clathrate compound
JP2002003218A (en) * 2000-04-18 2002-01-09 Japan Science & Technology Corp 12CaO.7Al2O3 COMPOUND INCLUDING ACTIVE OXYGEN SEED AND ITS PRODUCTION METHOD
JP2004244303A (en) * 2003-01-21 2004-09-02 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of manufacturing oxygen radical-containing calcium aluminate film and laminate
WO2005000741A1 (en) * 2003-06-26 2005-01-06 Japan Science And Technology Agency ELECTROCONDUCTIVE 12CaO·7Al2O3 AND COMPOUND OF SAME TYPE, AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF
JP2005035857A (en) * 2003-07-18 2005-02-10 Denki Kagaku Kogyo Kk Laminate of oxygen-radical-containing calcium aluminate film
WO2005056470A1 (en) * 2003-12-11 2005-06-23 Oxy Japan Company Limited Heater-integrated negatively charged oxygen atom generator
JP2006161156A (en) * 2004-11-10 2006-06-22 Dainippon Printing Co Ltd Method for producing metal oxide film

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11293460A (en) * 1998-04-15 1999-10-26 Nec Corp Manufacture of clathrate compound thin film
JPH11343110A (en) * 1998-05-28 1999-12-14 Nec Corp Formation of thin film of clathrate compound
JP2002003218A (en) * 2000-04-18 2002-01-09 Japan Science & Technology Corp 12CaO.7Al2O3 COMPOUND INCLUDING ACTIVE OXYGEN SEED AND ITS PRODUCTION METHOD
JP2004244303A (en) * 2003-01-21 2004-09-02 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of manufacturing oxygen radical-containing calcium aluminate film and laminate
WO2005000741A1 (en) * 2003-06-26 2005-01-06 Japan Science And Technology Agency ELECTROCONDUCTIVE 12CaO·7Al2O3 AND COMPOUND OF SAME TYPE, AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF
JP2005035857A (en) * 2003-07-18 2005-02-10 Denki Kagaku Kogyo Kk Laminate of oxygen-radical-containing calcium aluminate film
WO2005056470A1 (en) * 2003-12-11 2005-06-23 Oxy Japan Company Limited Heater-integrated negatively charged oxygen atom generator
JP2006161156A (en) * 2004-11-10 2006-06-22 Dainippon Printing Co Ltd Method for producing metal oxide film

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5540289B2 (en) * 2009-08-13 2014-07-02 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for manufacturing thermoelectric power generation device
WO2011019077A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 独立行政法人産業技術総合研究所 Thermoelectric power generation device
JP5316912B2 (en) * 2009-08-13 2013-10-16 独立行政法人産業技術総合研究所 High speed manufacturing method of flexible thermoelectric power generation device
WO2011019078A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 独立行政法人産業技術総合研究所 High-speed manufacturing method for flexible thermoelectric generation devices
JP2011187688A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Thermoelectric conversion material
WO2014030264A1 (en) 2012-08-21 2014-02-27 Mabuchi Mahito Thermoelectric conversion element including in thermoelectric material space or space in which connection is made such that heat transfer amounts are reduced and working substance flow is equal to or greater than that for original thermoelectric material
CN104813520A (en) * 2012-09-26 2015-07-29 新日铁住金株式会社 Electrode active material, method for manufacturing electrode active material, electrode, cell, and method for using clathrate compound
WO2014050100A1 (en) * 2012-09-26 2014-04-03 新日鐵住金株式会社 Electrode active material, method for manufacturing electrode active material, electrode, cell, and method for using clathrate compound
JPWO2014050100A1 (en) * 2012-09-26 2016-08-22 新日鐵住金株式会社 Electrode active material, method for producing electrode active material, electrode, battery, and method of using clathrate compound
CN104813520B (en) * 2012-09-26 2019-01-01 新日铁住金株式会社 Electrode activity thing material, the manufacturing method of electrode activity thing material, the application method of electrode, battery and inclusion compound
JP2014154801A (en) * 2013-02-13 2014-08-25 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd Thermoelectric element, thermoelectric device and method of manufacturing thermoelectric element
JP2016213373A (en) * 2015-05-12 2016-12-15 古河電気工業株式会社 Clathrate compound, thermoelectric conversion material, and method for manufacturing the same
JP2018046090A (en) * 2016-09-13 2018-03-22 古河電気工業株式会社 Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module
JP2018170373A (en) * 2017-03-29 2018-11-01 株式会社日立製作所 Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module
WO2019215947A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Thermoelectric conversion material and thermoelectric conversion element using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5408517B2 (en) 2014-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5408517B2 (en) COMPOSITE STRUCTURE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND THERMOELECTRIC CONVERSION DEVICE USING THE SAME
Chandra et al. Realization of high thermoelectric figure of merit in solution synthesized 2D SnSe nanoplates via Ge alloying
JP7206339B2 (en) Pre-equilibration systems and methods using nano-engineered porous network materials and solid-state devices as energy converters
Slade et al. Contrasting SnTe–NaSbTe2 and SnTe–NaBiTe2 Thermoelectric alloys: High performance facilitated by increased cation vacancies and lattice softening
Zheng et al. Thermal stability and mechanical response of Bi2Te3-based materials for thermoelectric applications
JP5878535B2 (en) Dimensional silica-based silicon structure and manufacturing method thereof
Tee et al. Thermoelectric silver‐based chalcogenides
Zhou et al. Significant enhancement in the thermoelectric performance of aluminum-doped ZnO tuned by pore structure
KR20110052225A (en) Nanocomposite thermoelectric material, and thermoelectric device and thermoelectric module comprising same
Sökmen et al. Shallow and deep dry etching of silicon using ICP cryogenic reactive ion etching process
TWI480226B (en) New compound semiconductors and their application
Feng et al. An overview of thermoelectric films: Fabrication techniques, classification, and regulation methods
CN103668453B (en) A kind of Two-dimensional silylene film and preparation method thereof
TWI469929B (en) New compound semiconductors and their application
Liu et al. Improvement of Thermoelectric Properties of Evaporated ZnO: Al Films by CNT and Au Nanocomposites
Lee et al. Improvement of thermoelectric properties of Bi2Te3 and Sb2Te3 films grown on graphene substrate
TWI469925B (en) New compound semiconductors and their application
Liu et al. Low-dimensional vanadium dioxide nanomaterials: fabrication, properties and applications
TWI469930B (en) New compound semiconductors and their application
TWI467788B (en) New compound semiconductors and their application
TW201305061A (en) New compound semiconductors and their application
TWI457287B (en) New compound semiconductors and their application
JP6008282B2 (en) Method for producing Ge clathrate
Goyal et al. Fabrication of ultrathin poly-crystalline SiGe-on-insulator layer for thermoelectric applications
Hussain et al. A facile route to heterostructured ZnO: S/ZnO nanorotors: structural and optical properties

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130412

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131002

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131024

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees