JP5408517B2 - 複合構造体、その製造方法及びそれを用いた熱電変換素子 - Google Patents
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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。
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。
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
Claims (14)
- 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せず、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複合構造体。 - 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。
- 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2に記載の複合構造体。
- 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2に記載の複合構造体。
- 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3又は4に記載の複合構造体。
- 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2に記載の複合構造体。
- 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。
- 前記酸化物籠状物質が12CaO・7Al 2 O 3 を基体とすることを特徴とする請求項7に記載の複合構造体。
- 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。
- 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。
- 請求項1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。
- 請求項2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。
- 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12に記載の熱電変換素子。 - 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。
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