JP2008047892A - 沸騰及び凝縮による熱伝達を利用した電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】沸騰及び凝縮による熱伝達を利用した電子部品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】沸騰及び凝縮による熱伝達を利用した電子部品が、複数の熱交換面を備えており、前記複数の熱交換面が、熱伝導流体に浸漬され、熱電変換器（２）の複数のナノワイヤ（１３）の複数の自由端により構成されている。熱伝導性の低い電気絶縁被覆材料（２２）が、前記熱伝導流体上で前記複数のナノワイヤを部分的に覆っている。各ナノワイヤが、２つの同軸の枝路により構成される熱電対を形成しており、前記２つの同軸の枝路が、異なる種類の材料から形成され、電気絶縁材料の層により分離され、前記ナノワイヤの自由端に個別的に電気接続されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、熱伝導流体に浸漬された複数の熱交換面を備え、沸騰及び凝縮による熱伝達を利用した電子部品（electronic component）、及びそのような１つの部品を製造する方法に関する。

図１に示すように、冷却デバイスは、電子部品（例えば熱電変換器１）により形成可能であり、当該電子部品は、熱源２を構成する冷却対象の部品上に配置され、且つ、フィン冷却アセンブリ３（これは場合によってはファン４による強制対流中にある）に関連付けられる。

熱電変換器として使用される電子部品は一般に、高温源５と低温源６との間にそれぞれ熱的に並列に接続された熱電対（図２及び図３）により形成され、各熱電対が、２つの枝路（branch）７及び８で形成され、当該２つの枝路７及び８が、異なる種類（nature）の金属材料又は半導体材料（例えばｎ型及びｐ型の各々）から形成され、且つ、電気的に直列に接続される。熱電変換器を通過する熱流束が、図２及び図３において、垂直の矢印で表されている。

このような変換器は、図２に示すように、電流が枝路を通って流れる場合に、ペルチェ効果により熱勾配を生成して、熱電冷却効果を生成するのに利用可能である。逆に、当該変換器は、図３に示すように、高温源と低温源との間に熱勾配が与えられる場合に、ゼーベック効果により電流を生成するのに利用可能である。

ゼーベック効果熱電変換器では、熱結合（thermal coupling）の問題が、ペルチェ効果熱電変換器と同様に生じる。ペルチェ効果熱電変換器では、低温源のレベルで熱が排出されなければならず、ゼーベック効果熱電変換器では、電流を生成する熱勾配を維持するために、低温源のレベルで熱が除去されなければならない。実際は、どちらのケースにおいても、変換器と低温源との間の同様の熱抵抗（一般に周囲空気）により、除去される熱量が制限される。

量子閉じ込め現象を利用して熱電変換器の効率を改善するためナノワイヤを使用する、ということが特に、米国特許出願第２００２／０１７５４０８号や、論文"Fabrication and Characterization of a Nanowire/Polymer-Based Nanocomposite for a Prototype Thermoelectric Device", by Alexis R. Abramson et al., in "Journal of Microelectromechanical Systems", pages 505-513, vol.13, no.3, June 2004において提案されている。これらの文献では、ナノワイヤは、ポリマーマトリクス（例えば、上記論文では、パリレンから形成されたポリマーマトリクス）に埋め込まれて、ナノワイヤのパケットを形成し、どのパケットにおいても、１つのパケット内では全てのナノワイヤが同じ組成（例えば、ｎ型又はｐ型の半導体）を有する。次に、同じ種類のナノワイヤ同士が、各パケットの内部において電気的に並列に接続され、異なる種類の少なくとも２つのパケット同士が、相互接続されて熱電変換器を形成する。

更に、ヒートパイプを使用すると、フルカッパープレートにより得られる等価熱伝導率を１００倍から１０００倍改善することができ、フィンプレートのヒートパイプよりもかなり良好な性能が得られる。ヒートパイプは一般に、気相と平衡にある流体をいかなる他のガスもなしに含む密封容器、という形で提供される。熱伝達は、例えばフィンにより外部が覆われたヒートパイプの表面において、流体が高温部分で蒸発し低温部分で凝縮するようなサイクルにより受動的に生じる。

ヒートパイプは現在、追加ヒートパイプを有する冷却器の形か、ヒートパイプチャンバの形か、のいずれかの形で使用されている。後者の構成は、追加ヒートパイプ冷却器よりもパーツ及びアセンブリが少なく、特にヒートパイプ／ヒートプレート及びフィン界面において、熱抵抗を最小化する。

論文"Enhanced boiling heat transfer from electronic components by use of surface microstructures", by Honda H and Wei JJ, Experimental Thermal and Fluid Science, 28 (2004), p.159-1659は、誘電性流体に浸漬された電子部品の沸騰熱伝達係数を表面微細構造を利用して向上させる様々な研究に関して、レビューを行っている。この論文は、サンドブラスト，化学エッチング，多孔性堆積，による表面凹凸の生成、マイクロエレクトロニクスで一般に使用されるドライエッチング手法による、凹型キャビティ（re-entrant cavity）又は微小支柱（micropillar）の生成、といった様々な表面構造化方法を説明している。
米国特許出願第２００２／０１７５４０８号 Alexis R. Abramson et al., "Fabrication and Characterization of a Nanowire/Polymer-Based Nanocomposite for a Prototype Thermoelectric Device" in "Journal of Microelectromechanical Systems", pages 505-513, vol.13, no.3, June 2004 Honda H and Wei JJ, "Enhanced boiling heat transfer from electronic components by use of surface microstructures", Experimental Thermal and Fluid Science, 28 (2004), p.159-1659

本発明の目的は、沸騰及び凝縮による熱伝達を利用した電子部品の効率を改善することである。

この目的は、添付の特許請求の範囲に記載の部品により達成され、より詳細には、前記部品の複数の熱交換面が、熱電変換器の複数のナノワイヤの複数の自由端（free end）により形成され、前記熱電変換器は、ベース基板上に形成された複数のナノワイヤを備え、前記複数のナノワイヤを部分的に覆う、熱伝導性の低い電気絶縁被覆材料が、前記ベース基板と前記熱伝導流体との間に配置され、各ナノワイヤが、２つの同軸の枝路により形成された熱電対を形成し、前記２つの同軸の枝路は、異なる種類の材料から形成され、電気絶縁材料の層により分離され、前記ナノワイヤの自由端に個別的（individually）に電気接続される、とのことにより達成される。

本発明の更なる目的は、そのような部品の製造方法を提供することであり、前記製造方法は、熱電変換器を形成するステップであって、前記熱電変換器が、ベース基板上に複数のナノワイヤを備え、各ナノワイヤが、２つの同軸の枝路により形成された熱電対を形成し、前記２つの同軸の枝路が、異なる種類の材料から形成され、電気絶縁材料の層により分離され、前記ナノワイヤの自由端に個別的に電気接続される、ような熱電変換器を形成するステップと、前記複数のナノワイヤを、熱伝導性の低い電気絶縁被覆材料により部分的に埋め込む（impregnation）ステップと、前記複数のナノワイヤの複数の自由端を、ヒートパイプの熱伝導流体中に浸漬するステップと、を備えることを特徴とする。

その他の利点及び特徴は、本発明の特定の実施形態についての以下の説明からより明確に明らかとなる。当該実施形態は、専ら非限定的な例として与えられており、添付の図面に示されている。

図４及び図５に示す本発明の２つの代替的な実施形態では、冷却対象の部品２と周囲空気との間での熱伝達は、ヒートパイプ９により、即ち、沸騰及び凝縮による熱伝達により行われ、当該沸騰及び凝縮は、重力又は毛管現象のいずれかによる流体の戻りを有する閉回路内で生じる。当該ヒートパイプは、任意の適切な既知の構成を有することができる。

例えば図４のヒートパイプ９は、上向きのテーパーをもつチャンバの形状を有し、当該チャンバは、好ましくはその上壁の外面に複数のフィン１０をもつ。その部分に関して図５のヒートパイプ９は、垂直円筒管により形成され、当該垂直円筒管は、好ましくはその側壁の外面に複数のフィン１０を備える。

図４及び５では、冷却対象の部品２は、ナノワイヤベースの熱電変換器の高温源を構成し、当該熱電変換器は、ベース基板１４上に形成された複数のナノワイヤ１３を備える。これらのナノワイヤの自由端は、周囲空気により構成される低温源に熱を排出（reject）する。しかし、これらのナノワイヤの端と冷却プレート又はヒートパイプの内面との接触によるナノワイヤベースの熱電変換器の熱結合は、特にナノワイヤの脆弱性や熱接触抵抗及び電気接続を考慮すると、問題がある。

図４及び５では、複数のナノワイヤ１３の複数の自由端が、ヒートパイプ９の冷却材流体１１に浸漬された複数の熱交換面として使用される。このように、これらのナノワイヤは、熱電発電機の機能と改善された熱交換面の機能の両方を発揮する。しかし、既知のナノワイヤベースの熱電変換器では、この二重機能を実現できない。これは特に、当該既知の変換器の隣接するナノワイヤ同士が、高温源のレベル（それらのベース）と低温源のレベル（それらの上部）とで交互に電気的に直列に接続され、よって、異なる種類の２つの隣接する平行ナノワイヤ同士が熱電対を形成する、ということに原因がある。

この二重機能を実現するために、各ナノワイヤは、２つの同軸の枝路により構成される熱電対を形成し、当該２つの同軸の枝路は、異なる種類の材料から形成され、電気絶縁材料の層により分離され、当該ナノワイヤの自由端に個別的に電気接続される。

図６に拡大して詳細に示した通り、変換器１２の各ナノワイヤ１３はこのように、コア１５により形成されており、コア１５の周囲は、絶縁材料の層１６及び外被（envelope）１７により覆われている。１つのナノワイヤ１３のコア１５と外被１７は、異なる金属材料又は異なるタイプの半導体材料（例えばｎ型及びｐ型の各々）により形成されており、且つ、当該ナノワイヤ１３の自由端に電気接続されている。従って、各ナノワイヤは１つの熱電対を構成しており、中央の第１の枝路がコアにより形成されており、周辺の第２の枝路が外被により構成されている。

そのような変換器は、好ましくは、気体−流体−固体（ＶＬＳ）成長によるナノワイヤ作製方法を利用して作製される（米国特許出願第２００２／０１７５４０８号及びA. R. Abramsonによる前述の論文を参照）。このタイプの成長では金属触媒が使用され、ナノワイヤの成長フェーズ全体を通して、触媒の小滴（例えば金）がナノワイヤの上部に配置される。

次に、複数のナノワイヤの複数のコア１５が、ＶＬＳ成長によりベース基板１４上に生成される。成長ステップ中に触媒として作用した導電性材料の小滴（droplet）１８が、各ナノワイヤのコア上に残存し、各ナノワイヤのコアが、好ましくは第１のタイプのドープされた半導体材料から形成される。この小滴１８は、同じナノワイヤの２つの枝路同士を自動的、電気的、且つ個別的に接続するために保持及び使用可能である。

この成長ステップの後に、電気絶縁材料の層１６が、各ナノワイヤのコア１５のまわりに、例えばこのコアの周囲を酸化することにより形成される。層１６は、小滴１８は覆わない。次に、外被１７（これは好ましくは第２のタイプのドープされた半導体材料から形成される）が、各ナノワイヤを完成させるべく、好ましくは絶縁材料の層１６と当該ナノワイヤに関連付けられた小滴とを覆うことにより形成される。次に、この小滴１８が、同じナノワイヤの同軸のコアと外被とを、個別的に相互接続する。

図６の特定の実施形態では、複数のナノワイヤのアレイの複数のコア１５（ｎ型半導体で形成される）が、基板１４上に形成された同じ種類の層（ｎドープ半導体）上に、ＶＬＳ成長により同時に形成される。そして、２つの隣接するコア１５同士が、この層により電気接続され、この層は、これらのナノワイヤ１３のアレイにほぼ垂直（substantially perpendicular）なベース１９を構成する。

次に、絶縁層１６が、複数のコア１５の周囲だけでなく、ベース１９（少なくとも２つの隣接するコア１５間のベース１９）をも覆う。次に、ｐ型半導体材料の層が、絶縁層１６の全体（コア１５のまわりの絶縁層１６もコア１５間の絶縁層１６も）を覆い、更には全ての関連付けられた小滴１８をも覆う。

このように、この作製方法によれば、複数のナノワイヤ１３からなるアレイを、（例えばＶＬＳ成長により）まとめて形成することができ、これらのナノワイヤ１３は、電気的に並列に接続された複数の熱電対を構成し、各ナノワイヤ１３は、コア１５，対応する小滴１８，関連付けられた外被１７，という直列接続により形成される。

複数のナノワイヤからなる各アレイは、２つの接続端子を備えることができる。第１の接続端子２０は、アレイの一側（図６の右側）から突き出たベース１９の区域のそばに形成することができ、絶縁層１６には覆われない。第２の接続端子２１は、端子２０と同じ側（図６のようにここでも右側），端子２０と逆側（左側），端子２０と直交する側，のいずれかの側で、外被１７の側方の区域のそばに形成することができる。このようにして、複数のナノワイヤからなるアレイと、複数のナノワイヤからなる他のアレイ又は外部との電気接続は、例えば変換器の同じ一側，変換器の各側，又は変換器の直交する側間で、実質的に基板１４のレベルに移される。

熱電変換器を形成するために、隣接するナノワイヤからなるアレイ同士は、一般的なマイクロエレクトロニクス手法を利用して、電気的に直列に接続することができる。

このようにして形成された変換器の、複数のナノワイヤ１３の複数の自由端は、先に示したように、ヒートパイプ９の熱伝導流体１１中に浸漬される。図４乃至図６に示すように、これらのナノワイヤを部分的に覆う、熱伝導率の低い電気絶縁被覆材料２２が、ベース基板１４と熱伝導流体１１との間に配置される。これらのナノワイヤ１３のベースを埋め込むこの被覆材料２２は、好ましくはポリマーにより、例えばパリレンにより構成される。被覆材料２２は、液圧及び熱を遮断し、熱伝導流体のみが、ナノワイヤの自由上端に達することができる。電気接続端子２０及び２１は、全てベース基板１４のレベルに配置されており、被覆材料により熱伝導流体から遮断（insulate）される。

複数のナノワイヤの複数の自由端により形成された複数の突起は、熱伝導流体に浸漬された複数の熱交換面を構成し、これらの熱交換面は、それらの表面とヒートパイプの気体との間の熱抵抗を最小化するのに特に有利となる。従って、図６に示すように、非常に多数の核生成サイト２３が、被覆材料の表面で、より詳細には被覆材料２２と熱伝導流体１１とこれらのナノワイヤ１３との界面で、ガスマイクロバブル又はナノバブルをトラップすることにより生成される。これらのマイクロバブル又はナノバブルの発生は、実際は、やや親水性のこれらのナノワイヤとやや疎水性のポリマーとの界面における濡れ性の違いにより促進される。更には、気体バブル中にある高温交換面（これはこれらのナノワイヤの自由端により構成される）が増えると、バブルが早く成長し、その結果、熱交換係数が良好になる。

ナノワイヤの熱慣性が非常に低いことも、有利となる。ヒートパイプ中の熱伝導流体の沸騰により、数十ヘルツから数百ヘルツにわたる擬似周期で高温面上に急速な温度ゆらぎが生成された際、この低い慣性により、熱電対枝路を実際に非定常状態で動作させることが可能になる。実際、こうした動作状態下で、熱電対枝路中の熱伝導現象は電気伝導現象よりも遅いことが示されている。その際、熱電対により得られる性能は、常時動作状態下よりも良好である。

このようにして、ナノワイヤの２つの機能、即ち、熱電変換器の熱電対の構成とヒートパイプによる熱伝達とが、同時に最適化される。

図７に示す別の実施形態では、複数のナノワイヤが、凹型マイクロキャビティを構成するギャップ２５により隔てられた複数の隣接パケット２４にグループ化されている。当該凹型マイクロキャビティは、マイクロバブルをトラップするように設計されている。図７は、左から右に、凹型キャビティ２５中でバブルＢ１が形成され、キャビティ中にトラップされたバブルからバブルＢ２が成長し、初期にトラップされたバブルから分離したバブルＢ３が脱離し、初期にトラップされたバブルがキャビティ中に留まるのに対し、バブルＢ３は熱伝導流体１１中を上昇する、という様子を概略的に示している。当該実施形態により、沸騰及び凝縮による熱伝達係数を更に改善することができる。

部品の製造方法の例における連続ステップを、図８乃至図１０に示す。

図８に示す変換器が、図６を参照して先に説明した方法で完成される。次に、図９に示すように、アセンブリが、被覆材料２２を構成する流体相又は気相のポリマーで、好ましくは気相のパリレンで埋め込まれる。次に、複数のナノワイヤ１３の複数の上端が、図１０に示すように、ポリマーを所定の深さまでエッチングし、被覆材料を所定の厚さだけ除去することにより開放される。このエッチングは、マイクロエレクトロニクスで知られている任意の適切な手法、例えばプラズマエッチング又は化学エッチングにより実行可能である。

次に、上記部品が、図４乃至図６に示すように、複数のナノワイヤの複数の自由端を、ヒートパイプの熱伝導流体１１中に浸漬することにより、完成する。その結果、上記部品は、部品２（上記部品は該部品２上に配置される）を冷却するのに使用可能になる。別の実施形態では、ベース基板１４は直接、冷却対象の部品上に形成することができる。

図１１及び図１２に示す別の実施形態において、製造方法は、図９までは変わらない。しかし、小滴１８が、ナノワイヤのコアと外被との間の個別的な電気接続を形成するために保持されることはない。具体的には、複数のナノワイヤがポリマーにより埋め込まれた後（図９）、平坦化ステップ（図１１）により、ポリマーの上部と複数のナノワイヤの複数の上端とが同時に除去され、各ナノワイヤのコア１５、絶縁層１６、及び外被１７がポリマーの自由表面の高さで露出される。次に、各ナノワイヤのコアと外被とを個別的に接続するよう設計された複数の個別電気接合部（individual electrical junction）２６が、任意の一般的なメタライゼーション手法による、ポリマー２２の自由上面の高さでのメタライゼーションにより、形成される（図１２）。

図７のように、複数の凹型キャビティを形成するために複数のナノワイヤが複数のパケット２４にグループ化される場合、好ましくは、いずれのパケットにおいても、１つのパケットのナノワイヤ同士が電気的に並列に接続され、一方で、全てのパケット同士が直列に接続される。その場合、図１３の別の実施形態では、上記と同様にメタライゼーションにより形成された共通電気接合部（common electrical junction）２７が、好ましくは１つのパケットの複数のナノワイヤの全ての自由端同士を電気接続し、このようにして、１つのナノワイヤのコアと外被との間の電気接合部と、１つのパケットの全てのナノワイヤ同士の並列電気接続とを同時に形成する。

複数のナノワイヤのメタライゼーションが個別の場合（図１２）にも１つのパケットで共通の場合（図１３）にも、製造は、図１０のように、被覆材料を所定の厚さだけ除去して、複数のナノワイヤの複数の端を開放して、これらの端をヒートパイプの熱伝導流体中に浸漬するまで続けられる。個別のメタライゼーションの場合にこのステップの完了時に得られる上記部品が、図１４に示されている。

熱伝導流体中の被覆材料上に複数のナノワイヤにより生成された複数の突起は、一般に０．０１マイクロメートルから１００マイクロメートルの高さ、より詳細には約２マイクロメートルの高さを有する。複数のナノワイヤを複数のパケットにグループ化する別の実施形態では、これらのパケット２４は、１マイクロメートルから１００マイクロメートルの辺、より詳細には約１０マイクロメートルの辺を持ち、同じ程度の大きさのパケット間距離（１マイクロメートルから１００マイクロメートル、より詳細には約１０マイクロメートル）を持つ、正方形又は長方形の断面を有することができる。これらのパケットは、望ましくは、上面から見たときに複数のラインと複数のコラムとを形成するよう、規則的に配置することができる。

前述の部品は、周囲空気に熱を排出するためにペルチェ効果を利用する構成、及び周囲空気に熱を除去（remove）するためにゼーベック効果を利用する構成、の両方に使用可能である。

先行技術による冷却デバイスを表す概略図である。 先行技術による熱電変換器を冷却デバイスとして使用した様子を表す概略図である。 先行技術による熱電変換器を発電機（electric generator）として使用した様子を表す概略図である。 本発明による部品の代替的な一実施形態を表す。 本発明による部品の代替的な一実施形態を表す。 本発明による部品の特定の一実施形態におけるボトム部分の詳細を表す。 本発明による部品の特定の一実施形態におけるボトム部分の詳細を表す。 本発明による製造方法の特定の実施形態におけるステップを表す。 本発明による製造方法の特定の実施形態におけるステップを表す。 本発明による製造方法の特定の実施形態におけるステップを表す。 本発明による方法の代替的な実施形態を表す。 本発明による方法の代替的な実施形態を表す。 本発明による方法の代替的な実施形態を表す。 本発明による方法の代替的な実施形態を表す。

符号の説明

１ 熱電変換器
２ 熱源
３ フィン冷却アセンブリ
４ ファン
５ 高温源
６ 低温源
７ 枝路
８ 枝路
９ ヒートパイプ
１０ フィン
１１ 熱伝導流体
１２ 変換器
１３ ナノワイヤ
１４ ベース基板
１５ コア
１６ 電気絶縁材料の層
１７ 外被
１８ 小滴
１９ ベース
２０ 電気接続端子
２１ 電気接続端子
２２ 電気絶縁被覆材料
２３ 核生成サイト
２４ パケット
２５ ギャップ
２６ 個別電気接合部
２７ 共通電気接合部
Ｂ１ バブル
Ｂ２ バブル
Ｂ３ バブル

Claims (16)

1. 熱伝導流体（１１）に浸漬された複数の熱交換面を備え、沸騰及び凝縮による熱伝達を利用した電子部品であって、
   前記複数の熱交換面が、熱電変換器の複数のナノワイヤ（１３）の複数の自由端により形成されており、前記熱電変換器は、ベース基板（１４）上に形成された複数のナノワイヤ（１３）を備えており、
   前記複数のナノワイヤ（１３）を部分的に覆う、熱伝導性の低い電気絶縁被覆材料（２２）が、前記ベース基板（１４）と前記熱伝導流体（１１）との間に配置されており、
   各ナノワイヤ（１３）が、２つの同軸の枝路により形成された熱電対を形成しており、前記２つの同軸の枝路は、異なる種類の材料から形成され、電気絶縁材料の層（１６）により分離され、前記ナノワイヤの自由端に個別的に電気接続されている（１８、２６）、
   ことを特徴とする電子部品。
2. 前記被覆材料（２２）が、ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の部品。
3. 前記被覆材料（２２）が、パリレンであることを特徴とする請求項２に記載の部品。
4. 前記複数のナノワイヤ（１３）が、凹型キャビティを構成するギャップ（２５）により隔てられた複数の隣接パケット（２４）にグループ化されており、
   １つのパケットの前記複数のナノワイヤの前記複数の自由端が、互いに電気接続されている（２７）、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品。
5. 各ナノワイヤの前記２つの枝路の内の、１つがコア（１５）により形成され、１つが外被（１７）により形成されており、前記コア（１５）が、金属材料又は半導体材料で形成され、前記絶縁材料の層（１６）によりその周囲が覆われており、前記外被（１７）が、異なる金属材料又は異なるタイプの半導体材料で形成されており、
   導電性材料（１８、２６、２７）で形成された電気接合部が、各ナノワイヤの前記コアと前記外被とを、各ナノワイヤの前記自由端で個別的に接続している、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部品。
6. ２つの隣接するナノワイヤ（１３）の前記コア（１５）同士が、第１のタイプのドープされた半導体材料の層により接続されており、
   前記第１のタイプのドープされた半導体材料の層が、前記複数のナノワイヤにほぼ垂直なベース（１９）を構成している、
   ことを特徴とする請求項５に記載の部品。
7. 前記絶縁材料の層（１６）が、２つの隣接するナノワイヤ（１３）間の前記ベース（１９）を覆っており、
   ２つの隣接するナノワイヤ（１３）の前記外被（１７）同士が、前記絶縁材料の層（１６）上で、第２のタイプのドープされた半導体材料の層により接続されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の部品。
8. 沸騰及び凝縮による熱伝達を利用した電子部品、を製造する方法であって、
   熱電変換器（１）を形成するステップであって、前記熱電変換器（１）が、ベース基板（１４）上に複数のナノワイヤ（１３）を備え、各ナノワイヤ（１３）が、２つの同軸の枝路により構成される熱電対を形成し、前記２つの同軸の枝路が、異なる種類の材料から形成され、電気絶縁材料の層（１６）により分離され、前記ナノワイヤの自由端に個別的に電気接続される、ような熱電変換器（１）を形成するステップと、
   前記複数のナノワイヤを、熱伝導性の低い電気絶縁被覆材料（２２）により部分的に埋め込むステップと、
   前記複数のナノワイヤの複数の自由端を、ヒートパイプ（９）の熱伝導流体（１１）中に浸漬するステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
9. 前記被覆材料（２２）が、ポリマーであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記被覆材料（２２）が、パリレンであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記複数のナノワイヤ（１３）を部分的に埋め込むステップは、
    流体相又は気相で前記被覆材料（２２）を堆積するステップと、
    前記被覆材料を所定の厚さだけ除去して、前記複数のナノワイヤの複数の端を開放するステップと、
    を備えることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 流体相又は気相で前記被覆材料（２２）を堆積するステップと、
    平坦化ステップと、
    金属堆積を行って、前記複数のナノワイヤ（１３）の前記枝路間に複数の電気接合部（２６、２７）を形成するステップと、
    前記被覆材料（２２）を所定の厚さだけ除去して、前記複数のナノワイヤの複数の端を開放するステップと、
    を順々に備えることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記複数のナノワイヤ（１３）が、凹型キャビティを構成するギャップ（２５）により隔てられた複数の隣接パケット（２４）にグループ化され、
    前記金属堆積（２７）により、１つのパケット（２４）の前記複数のナノワイヤ（１３）の前記複数の自由端の全てが電気接続される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記熱電変換器（１）を形成するステップは、
    気体−流体−固体成長により、前記ベース基板（１４）上に複数のコア（１５）を形成する成長ステップであって、前記複数のコアが、金属材料又は半導体材料で形成され、各コアが、前記複数のナノワイヤの内の１つのナノワイヤの、２つの枝路の内の一方の枝路を構成する、ような複数のコア（１５）を形成する成長ステップと、
    各コア（１５）の周囲を覆うような前記電気絶縁材料の層（１６）を形成するステップと、
    次いで複数の外被（１７）を形成するステップであって、前記複数の外被が、異なる金属材料又は異なるタイプの半導体材料で形成され、前記複数のナノワイヤの他方の枝路を構成する、ような複数の外被（１７）を形成するステップと、
    を順々に備え、
    導電性材料で形成された電気接合部（１８、２６、２７）が、各ナノワイヤの前記コア（１５）と前記外被（１７）とを、各ナノワイヤの前記自由端で個別的に接続する、
    ことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記成長ステップ中に触媒として作用した導電性材料の小滴（１８）が、前記成長ステップの最後に各ナノワイヤの前記コア（１５）の上部に残存し、前記触媒の小滴（１８）が、前記ナノワイヤの前記コアと前記外被との間の前記電気接合部を構成することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記電気絶縁材料の層（１６）が、前記枝路の酸化により形成され、前記枝路の周囲を覆うことを特徴とする請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の方法。

Images