JP2016054254A - 熱電変換素子 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル性と高い発電効率を兼ね備えた熱電変換素子の提供。【解決手段】基板１０と、基板１０上に設けられ、磁化が一方向に固定された絶縁性の強磁性層２０と、強磁性層２０上に設けられた非磁性の金属層３０と、を備える熱電変換素子。基板２０は、熱伝導率が０．１５Ｗ／Ｋｍ以上１．５Ｗ／Ｋｍ以下、ヤング率が０．２Ｇｐａ以上７Ｇｐａ以下、且つ膜厚が１００μｍ以下の有機系材料からなることを特徴とする。本構成によれば、フレキシブル性と高い発電効率を兼ね備えた熱電変換素子を提供することができる。【選択図】図２

Description

本明細書に記載の実施形態は、熱電変換素子に関する。

スピンゼーベック効果を利用して、熱を電圧に変換する熱電変換素子が知られている。熱電変換素子の一般的な構成としては、基板上に絶縁性の強磁性層及び非磁性の金属層を順に積層した構成が知られている。強磁性層に温度勾配ΔＴを付与すると、アップスピン流とダウンスピン流の差であるスピン圧が生じる。これをスピンゼーベック効果という。

強磁性層において発生するスピン圧は、アップスピン流とダウンスピン流の差の流れであり、スピン流Ｊｓｐｉｎとして与えられる。スピン流Ｊｓｐｉｎが流れると、逆スピンホール効果によって、スピン流Ｊｓｐｉｎ及び強磁性層の磁化と直交する方向に起電力Ｅが生じ、電流が流れる。これにより熱電変換による発電が行われる。

従来、熱電変換素子の基板としては、シリコンやガラス等を用いたリジッド型の基板と、ポリイミドを用いたフレキシブル型の基板が知られていた。しかし、リジッド型の基板はフレキシブル性に欠け、ウェアラブルデバイスを始めとする多様な形状の機器への応用が難しいという課題があった。一方、ポリイミド基板は、フレキシブル性という点では問題ないものの、発電効率が低いという課題があった。

特開２００９−１３００７０号公報 特開２０１１−２４９７４６号公報 特開２０１２−１０９３６７号公報 特開２０１２−２５３１７８号公報

本明細書に記載された実施形態は、フレキシブル性と高い発電効率を兼ね備えた熱電変換素子を提供することを目的とする。

本明細書に記載の実施形態は、基板と、前記基板上に設けられ、磁化が一方向に固定された絶縁性の強磁性層と、前記強磁性層上に設けられた非磁性の金属層と、を備えた熱電変換素子である。前記基板は、熱伝導率が０．１５Ｗ／Ｋｍ以上１．５Ｗ／Ｋｍ以下、ヤング率が０．２Ｇｐａ以上７Ｇｐａ以下、且つ膜厚が１００μｍ以下の有機系材料からなることを特徴とする。

第１の実施形態に係る熱電変換素子の構成を示すブロック図である。 熱電変換素子の発電効率に関する原理を説明するための模式図である。 熱電変換素子の基板材料を示す表である。 基板材料と強磁性層にかかる温度差との関係を示すグラフである。 基板材料と発電効率との関係を示すグラフである。 基板の膜厚と強磁性層にかかる温度差との関係を示すグラフである。 基板の膜厚と発電量との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る熱電変換素子について説明する。

［第１の実施形態］
最初に、第１の実施形態に係る熱電変換素子の基本構成及び動作原理について、図１を参照して説明する。熱電変換素子は、基板１０上に絶縁性の強磁性層２０及び非磁性の金属層３０が積層されて構成されている。以下、当該積層方向（基板１０の表面に関し法線方向）をＺ方向と称する。強磁性層２０は、例えばＺ方向と交差する方向（図１ではＹ方向）に沿った磁化Ｍを与えられている。金属層３０上には、電圧を取り出すための端子（不図示）が設けられている。

強磁性層２０及び金属層３０は、基板１０に対する表面洗浄を行った後、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの乾式プロセス、電解めっき法や無電解めっき法などの湿式プロセス、または塗布法などを用いて成膜することができる。基板１０、強磁性層２０、及び金属層３０は、互いに直接接していてもよいが、各層の間にバッファ膜や接着膜などを挟む構成としてもよい。

強磁性層２０の材料としては、ガーネットフェライト、スピネルフェライト、六方晶フェライト等のフェライト材料、またはそれらの積層体を用いることができる。金属層３０の材料としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ、）、又はクロム（Ｃｒ）、またはこれらの合金を用いることができる。基板１０の材料については、後段で詳述する。

次に、熱電変換素子の動作原理について説明する。素子の積層方向であるＺ方向に沿って温度差ΔＴが与えられると、強磁性層２０におけるアップスピン電子とダウンスピン電子の分布に差が生じる（図１右上のグラフ参照）。この現象をスピンゼーベック効果といい、このとき生じるアップスピン電子の分布とダウンスピン電子の分布の差はスピン圧と呼ばれる。強磁性層２０ないで生じたスピン圧は、スピン流Ｊｓｐｉｎとして金属層３０に伝搬する。スピン流Ｊｓｐｉｎは、アップスピン電子の分布とアップスピン電子の分布との差によって生じる流れであり、電荷の流れではない。

スピン流Ｊｓｐｉｎが金属層３０内に伝搬すると、逆スピンホール効果によって、スピン流Ｊｓｐｉｎ及び強磁性層２０の磁化Ｍと直交する方向（図１ではＸ方向）に、電荷の流れである電流が流れ、起電力Ｅが生じる。この起電力Ｅにより、熱電変換素子は発電し、電気エネルギー源として機能する。

次に、図２を参照して、熱電変換素子における温度差ΔＴのかかり方について説明する。図２（ａ）に示すように、ある環境に熱電変換素子を置いた場合、環境によってかかる温度差ΔＴ１は、熱電変換素子の上面と下面の温度差に等しい。このうち、発電に寄与する温度差は、スピンゼーベック効果を発現する強磁性層２０の上面と下面の温度差ΔＴ２のみとなっている。従って、ΔＴ１のうちできるだけ多くの温度差を、ΔＴ２に配分することで、同一の環境下における発電効率を高めることができる。

ここで、ΔＴ１が環境により固定されている場合、ΔＴ２を含む温度差の配分は、基板１０、強磁性層２０、金属層３０の各層における熱伝導率ｋと厚さｔによって決まる。図２（ａ）における膜厚の配分イメージにて示すように、金属層３０の厚み（例えば、１０ｎｍ）は、基板１０の厚み（例えば、１０μｍ）及び強磁性層２０の厚み（例えば、１００ｎｍ）に比べて小さい。更に、金属層３０の熱伝導率は基板１０及び強磁性層２０に比べて大きいことを考慮すると、金属層３０に配分される温度差は極めて小さく、計算上無視することができる。そこで、ΔＴ２は、

[数１]

ΔＴ２／ΔＴ１＝（ｔ_{（強磁性層）}／ｋ_{（強磁性層）}）／（ｔ_（基板）／ｋ_（基板））…式１

と表すことができる。このため、基板１０の熱伝導率ｋが大きく、基板１０の厚みｔが小さい程（より正確には、基板１０の強磁性層２０に対する膜厚比が小さい程）、強磁性層２０に配分される温度差ΔＴ２は大きくなることが分かる。

図２（ｂ）〜図２（ｄ）は、基板１０、強磁性層２０、金属層３０の膜厚比を一定にして、基板１０と強磁性層２０の熱伝導率ｋの関係を変化させた場合の、熱電変換素子内の位置と温度との関係を示したグラフである。ここでは、金属層３０側が高温、基板１０側が低温となっている。図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように、 基板１０の熱伝導率が大きいほど、強磁性層２０の両端にかかる実効的な温度差ΔＴ２は大きくなることが分かる。

次に、式１で算出された温度差ΔＴ２に基づき、発電効率を計算する。まず、強磁性層２０における熱起電力Ｖが次の式で与えられる。

[数２]

Ｖ＝Ｓ×ΔＴ２…式２

ここで、Ｓは物質固有のスピンゼーベック係数である。

更に、単位面積当たりの発電効率Ｐは、次の式で与えられる。

[数３]

Ｐ＝０．２５×（Ｒ×Ｖ^２）／（Ｌ×ｗ）…式３

ここで、Ｒは金属層３０の内部抵抗、Ｌ×ｗは熱電変換素子の断面積（幅Ｌと奥行ｗの積）である。式２及び式３から、強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２が大きいほど、発電効率Ｐが増大することが分かる。

従来、熱電変換素子の発電効率を向上させるための研究開発では、スピンゼーベック効果を発現する強磁性層２０における、材料選択や形状の改良等が主流であり、基板１０の材料や形状等については、それほど注目がされてこなかった。これに対し、本出願に係る発明者らは、上述したように基板１０の熱伝導率ｋ及び厚みｔが、熱電変換素子の発電効率に対し大きく寄与することを発見した。当該知見は、本出願に係る発明者らにより、初めて得られた知見である。以下、上記知見を利用した基板１０の構成について、更に詳細に説明する。

図３は、基板１０に使用することのできる材料と、各材料の熱伝導率ｋ及びヤング率を示した表である。各材料は、比較例（Ｇ０）、有機系（Ｇ１）、ガラス系（Ｇ２）、金属系（Ｇ３）、炭素系（Ｇ４）のそれぞれにグループ分けされている。熱伝導率ｋの単位は［Ｗ／（Ｋｍ）］、ヤング率の単位は［ＧＰａ］となっている。

図４は、環境温度差（図２のΔＴ１）を１Ｋとした場合に、強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２のシミュレーション結果を、図３の各材料に対応する形で示したグラフである（式１〜式２参照）。また、図５は、環境温度差ΔＴ１を１Ｋとした場合における、発電効率のシミュレーション結果を、図３の各材料に対応する形で示したグラフである（式１〜式３参照）。

シミュレーションの条件として、スピンゼーベック係数Ｓを１００［μＶ／Ｋｍ］、金属層３０の内部抵抗Ｒを２７０Ω（白金（Ｐｔ）を使用）とした。また、サンプルである熱電変換素子の断面積については、熱起電力が発生するＸ方向の長さＬを０．６ｍｍ、強磁性層２０における磁化が働くＹ方向の長さｗを０．２ｍｍとした。また、基板１０の膜厚は１０μｍ、強磁性層２０の膜厚は１００ｎｍとした。

本実施形態に係る熱電変換素子は、フレキシブル性と高い発電効率を兼ね備えた熱電変換素子を提供することを目的とするが、図２（ａ）〜（ｄ）にて説明した上記の理由から、熱伝導率ｋが高い材料ほど、高い発電効率を実現することが容易である。ただし、熱伝導率ｋが低い材料であっても、式１〜式３で説明したように、基板１０の膜厚を薄くすることによって、強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２を増加させ、発電効率を向上させることが可能である。

一方、フレキシブル性については、ヤング率が低い材料ほど柔らかく、フレキシブル性が高いデバイスを容易に実現することができる。ただし、ヤング率が高い材料であっても、基板１０の膜厚を薄くすることにより、フレキシブル性を高めることが可能である。以下、比較例に係る基板材料について説明した上で、各グループの材料特性と、フレキシブル性及び高い発電効率を両立させるための適切な膜厚とについてそれぞれ説明する。

比較例に係るグループＧ０は、従来から知られているリジッド基板の材料であるフェライト（熱伝導率ｋ＝１［Ｗ／（Ｋｍ）］、ヤング率＝１５０［ＧＰａ］）と、従来から知られているフレキシブル基板の材料であるポリイミド（熱伝導率ｋ＝０．１［Ｗ／（Ｋｍ）］、ヤング率＝５［ＧＰａ］）を示すものである。リジッド基板は、ポリイミド基板に比べると高い熱伝導率ｋを有するが、ヤング率が大きくフレキシブル性が悪いという課題がある。一方、ポリイミド基板は、リジッド基板に比べてフレキシブル性には優れるものの、熱伝導率が極めて小さく、発電効率が悪いという課題がある。このように、比較例に係る基板材料では、フレキシブル性及び高い発電効率を両立させることが難しい。

本実施形態のグループＧ１は、熱伝導率ｋ［Ｗ／（Ｋｍ）］が０．１５以上１．５以下、ヤング率［ＧＰａ］が０．２以上７以下の範囲にある有機系材料である。第１グループＧ１に含まれる材料のうち、上段に示すポリイミド系の３種の材料（ポリイミドブレンド膜、ポリイミドブレンド／銀ナノ粒子ハイブリッド膜、ポリイミドブレンド／ＺｎＯナノ構造体ハイブリッド膜）は、ポリイミドに所定の材料を加えることにより、従来のポリイミド基板（グループＧ０参照）に比べ、熱伝導率を高めた点を特徴とする。

ここで、ポリイミドブレンド膜とは、単一ポリイミドに何らかの粒子（例えば、金属元素を含む単体または化合物）が混合された材料である。混合される材料としては、例えばＺｎＯやＡｇなどが挙げられる。例えば、ＺｎＯがブレンドされたＺｎＯポリイミドブレンドは、含硫黄ポリイミドとしてのｓＢＰＤＡ−ＳＤＡ（ＳＤ）及び含フッ素ポリイミドとしてのｓＢＰＤＡ−ＴＦＤＢ（ＴＦ）に、フィラーとして針状ＺｎＯ粒子を合成して得られる。より詳細には、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸（ＰＡＡ）溶液にＺｎＯ粒子を分散した後、Ｓｉ基板上にスピンコート塗布して乾燥させ、窒素気流下で約３５０℃に加熱して熱イミド化する。これにより、単一ポリイミド薄膜およびポリイミドブレンド薄膜が作成される（高分子学会予稿集、５７巻１号（２００８年）、第６４８頁参照）。さらに、上記のポリイミドブレンド膜に対し、例えば銀ナノ粒子やＺｎＯナノ構造体を重ねることで、更に熱伝導率を高めたハイブリッド膜を得ることができる（竹澤由高監修、「高熱伝導性コンポジット材料」、シーエムシー出版、２０１１年１月発行）。

また、グループＧ１には、上記のポリイミド系材料の他に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステルが含まれる。

グループＧ１に示す基板材料は、全体的にヤング率が低く、フレキシブル性に優れている点が特徴である。一方、熱伝導率κについても、比較例の従来ポリイミド基板（κ＝０．１）に比べて高い値（κ≧０．１５）を備えている。このため、比較例に比べて強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２が増大し（図４参照）、発電効率も２桁以上向上している（図５参照）。その結果、フレキシブル性及び高い発電効率を両立させることが可能となっている。ただし、より高い発電効率を実現するためには、以下に述べるように基板１０の膜厚ないし強磁性層２０との膜厚比を小さくして、強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２を増加させることが好ましい。

図６は、基板１０の膜厚を１ｍｍ、１００μｍ、１０μｍ、と変化させた場合に、強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２を示すグラフである。図７は、図６と同様の方法で基板１０の膜厚を変化させた場合の、発電効率を示すグラフである。図６及び図７において、強磁性層２０の膜厚は１００ｎｍとして計算した。

図６及び図７に示すように、基板１０の膜厚が厚くなるにつれ、強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２が減少し、その結果として発電量も減少する。特に、熱伝導率の低いグループＧ１の基板材料においては、発電量の減少量は極めて大きい。このため、グループＧ１の基板材料を用いる場合、少なくとも１０^−６（μＷ／ｃｍ^２Ｋ^２）以上の発電量を確保するために、基板１０の膜厚は１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であれば更に好ましい。換言すれば、強磁性層２０に対する基板１０の膜厚比は、１，０００以下であることが好ましく、１００以下であれば更に好ましい。

次に、本実施形態のグループＧ２は、熱伝導率κ［Ｗ／（Ｋｍ）］が０．６以上１６０以下、ヤング率［ＧＰａ］が７２以上４７０以下の範囲にあるガラス系材料である。グループＧ２には、石英ガラス、ガラス、水晶、サファイア、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、シリコン（Ｓｉ）が含まれる。

グループＧ２に示す基板材料は、グループＧ１に比べて高い熱伝導率を有する（κ≧０．６）。このため、グループ１に比べて強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２が更に増大し（図４参照）、発電効率も更に向上している（図５参照）。一方、ヤング率については比較的大きな値となっているため、フレキシブル性との両立を図るために、基板１０の膜厚を一定以下にすることが好ましい。具体的には、基板１０の膜厚は１ｍｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であれば更に好ましい。

また、図６及び図７に示すように、基板１０の膜厚増大に伴う温度差ΔＴ２及び発電量の減少量は、依然として大きい。従って、少なくとも１０^−６（μＷ／ｃｍ^２Ｋ^２）以上の発電量を確保するために、基板１０の膜厚は５００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であれば更に好ましい。換言すれば、強磁性層２０に対する基板１０の膜厚比は、５，０００以下であることが好ましく、５００以下であれば更に好ましい。

次に、本実施形態のグループＧ３は、熱伝導率κ［Ｗ／（Ｋｍ）］が１６．７以上４２０以下、ヤング率［ＧＰａ］が７６以上２１１以下の範囲にある金属系材料である。グループＧ３には、ステンレス鋼、白金（Ｐｔ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、黄銅（真鍮）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）が含まれる。

グループＧ３に示す基板材料は、グループＧ２に比べて更に高い熱伝導率を有する（κ≧１６．７）。このため、グループ１及びグループ２に比べて強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２が更に増大し（図４参照）、発電効率も更に向上している（図５参照）。一方、ヤング率については比較的大きな値となっているため、フレキシブル性との両立を図るために、基板１０の膜厚を一定以下にすることが好ましい。具体的には、基板１０の膜厚は１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であれば更に好ましい。

また、図６及び図７に示すように、基板１０の膜厚増大に伴う温度差ΔＴ２及び発電量の減少量は、グループＧ１及びＧ２に比べると抑制されている。従って、少なくとも１０^−６（μＷ／ｃｍ^２Ｋ^２）以上の発電量を確保するためには、基板１０の膜厚は１ｍｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であれば更に好ましい。換言すれば、強磁性層２０に対する基板１０の膜厚比は、１０，０００以下であることが好ましく、１，０００以下であれば更に好ましい。

次に、本実施形態のグループＧ４は、熱伝導率κ［Ｗ／（Ｋｍ）］が１３０以上５５００以下、ヤング率［ＧＰａ］が１０以上１２００以下の範囲にある炭素系材料である。グループＧ４には、グラファイト、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェンが含まれる。

グループＧ４に示す基板材料は、全てのグループの中で最も高い熱伝導率を有する（κ≧１３０）。このため、グループ１〜グループ３に比べて強磁性層２０にかかる温度差ΔＴ２が更に増大し（図４参照）、発電効率も更に向上している（図５参照）。一方、ヤング率についても全てのグループの中で最も大きな値となっており、フレキシブル性との両立を図るために、基板１０の膜厚を一定以下にすることが好ましい。具体的には、基板１０の膜厚は１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であれば更に好ましい。

また、図６及び図７に示すように、基板１０の膜厚増大に伴う温度差ΔＴ２及び発電量の減少量は、グループＧ１〜Ｇ３に比べて大幅に抑制されている。従って、上述したフレキシブル性の観点から好ましい膜厚（１００μｍ以下）の範囲であれば、十分な発電量を確保することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…基板、２０…強磁性層、３０…金属層

Claims (18)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられ、磁化が一方向に固定された絶縁性の強磁性層と、
   前記強磁性層上に設けられた非磁性の金属層と、を備え、
   前記基板は、熱伝導率が０．１５Ｗ／Ｋｍ以上１．５Ｗ／Ｋｍ以下、ヤング率が０．２Ｇｐａ以上７Ｇｐａ以下、且つ膜厚が１００μｍ以下の有機系材料からなる熱電変換素子。
2. 前記基板の膜厚が１０μｍ以下である請求項１記載の熱電変換素子。
3. 前記基板の前記強磁性層に対する膜厚比が１，０００以下である請求項１記載の熱電変換素子。
4. 前記基板の前記強磁性層に対する膜厚比が１００以下である請求項１記載の熱電変換素子。
5. 前記有機系材料は、金属元素の単体または化合物を含むポリイミドブレンド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステルのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換素子。
6. 基板と、
   前記基板上に設けられ、磁化が一方向に固定された絶縁性の強磁性層と、
   前記強磁性層上に設けられた非磁性の金属層と、を備え、
   前記基板は、熱伝導率が０．６Ｗ／Ｋｍ以上１６０Ｗ／Ｋｍ以下、ヤング率が７２Ｇｐａ以上４７０Ｇｐａ以下、且つ膜厚が５００μｍ以下のガラス系材料からなることを特徴とする熱電変換素子。
7. 前記基板の膜厚が５０μｍ以下である請求項６記載の熱電変換素子。
8. 前記基板の前記強磁性層に対する膜厚比が５，０００以下である請求項６記載の熱電変換素子。
9. 前記基板の前記強磁性層に対する膜厚比が５００以下である請求項６記載の熱電変換素子。
10. 前記ガラス系材料は、石英ガラス、ガラス、水晶、サファイア、酸化マグネシウム、シリコンのいずれかを含むことを特徴とする請求項６に記載の熱電変換素子。
11. 基板と、
    前記基板上に設けられ、磁化が一方向に固定された絶縁性の強磁性層と、
    前記強磁性層上に設けられた非磁性の金属層と、を備え、
    前記基板は、熱伝導率が１６．７Ｗ／Ｋｍ以上４２０Ｗ／Ｋｍ以下、ヤング率が７６Ｇｐａ以上２１１Ｇｐａ以下、且つ膜厚が１ｍｍ以下の金属系材料からなることを特徴とする熱電変換素子。
12. 前記基板の膜厚が１００μｍ以下である請求項１１記載の熱電変換素子。
13. 前記基板の前記強磁性層に対する膜厚比が１０，０００以下である請求項１１記載の熱電変換素子。
14. 前記基板の前記強磁性層に対する膜厚比が１，０００以下である請求項１１記載の熱電変換素子。
15. 前記金属系材料は、ステンレス鋼、白金、鉄、コバルト、ニッケル、黄銅、アルミニウム、金、銀、銅のいずれかを含むことを特徴とする請求項１１に記載の熱電変換素子。
16. 基板と、
    前記基板上に設けられ、磁化が一方向に固定された絶縁性の強磁性層と、
    前記強磁性層上に設けられた非磁性金属層と、を備え、
    前記基板は、熱伝導率が１３０Ｗ／Ｋｍ以上５５００Ｗ／Ｋｍ以下、ヤング率が１０Ｇｐａ以上１２００Ｇｐａ以下、且つ膜厚が１００μｍ以下の炭素系材料からなることを特徴とする熱電変換素子。
17. 前記基板の膜厚が１０μｍ以下である請求項１６記載の熱電変換素子。
18. 前記炭素系材料は、グラファイト、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェンのいずれかを含むことを特徴とする請求項１６に記載の熱電変換素子。

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