JP5831554B2 - 熱電変換素子及びその製造方法 - Google Patents
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Claims (10)
- 少なくとも一つのn型半導体材料構造体と、
少なくとも一つのp型半導体材料構造体と、
前記n型半導体材料構造体の一端と前記p型半導体材料構造体の一端と直列接続する第1の接続電極と、
前記n型半導体材料構造体の出力側端部に接続されたn側出力用の第1の出力電極と、
前記p型半導体材料構造体の出力側端部に接続されたp側出力用の第2の出力電極とを有し、
前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体の前記第1の接続電極、前記第1の出力電極及び前記第2の出力電極との接合部の面積が、前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体の軸方向の他の位置の断面積より大きく、
前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体の軸方向に沿った断面形状が、前記n型半導体材料構造体及び前記p型半導体材料構造体と前記各電極との接続部の近傍において段差状に変化しており、
前記段差状に変化している部分の厚さが1μm〜10μmであり、
前記n型半導体材料構造体及び前記p型半導体材料構造体の最短径部における長径が、5μm以上且つ100μm以下であることを特徴とする熱電変換素子。 - 前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体が同数の複数個からなり、
前記n型半導体材料構造体の他端と他の前記p型半導体材料構造体の他端と直列接続する第2の接続電極を有し、
前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体の前記第2の接続電極との接合部の面積が、前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体の軸方向の他の部分の断面積より大きいことを特徴とする請求項1に記載の熱電変換素子。 - 前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体の前記段差状に変化している部分以外の部分の軸方向に沿った断面形状が、鼓状であることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換素子。
- 前記鼓状形状の側壁角度は、1度〜5度であることを特徴とする請求項3に記載の熱電変換素子。
- 前記段差状に変化している部分が、ラジアル方向に突出する複数の突起部を有することを特徴とする請求項1に記載の熱電変換素子。
- 前記n型半導体材料構造体と前記p型半導体材料構造体との間に保護部を有し、
前記保護部は前記n型半導体材料構造体及び前記p型半導体材料構造体と前記各電極との
接合部以外の全面において接することを特徴とする請求項1に記載の熱電変換素子。 - 前記保護部は、前記n型半導体材料構造体及び前記p型半導体材料構造体のいずれよりも高電気抵抗率且つ高熱抵抗率の材料であることを特徴とする請求項6に記載の熱電変換素子。
- 前記保護部は、感光性ガラスであることを特徴とする請求項7に記載の熱電変換素子。
- 前記n型半導体材料構造体及び前記p型半導体材料構造体は、複数の熱電変換材料粒子と前記複数の熱電変換材料粒子間の少なくとも一部を埋める前記熱電変換材料粒子と同じ成分の非晶質部分または微結晶部分と、前記非晶質部分または微結晶部分の存在しない空孔を有することを特徴とする請求項1に記載の熱電変換素子。
- 感光性ガラス基板を露光して、マトリクス状に配置された露光部を形成する工程と、
前記感光性ガラス基板上に、前記露光部より大径の開口部を有するマスクを設けてエッチングを行って、上下の端部に径大部を有する貫通孔を形成する工程と、
エアロボルデポジッション法を用いて前記貫通孔の半数をn型半導体材料粒子で埋め込んでn型半導体材料構造体を形成する工程と、
エアロボルデポジッション法を用いて前記貫通孔の残りの半数をp型半導体材料粒子で埋め込んでp型半導体材料構造体を形成する工程と、
前記互いに隣接するn型半導体材料構造体の一方の端部の径大部とp型半導体材料構造体の一方の端部の径大部を第1の接続電極で接続する工程と、
前記n型半導体材料構造体の他方の端部の径大部と隣接する他のp型半導体材料構造体の他方の端部の径大部を第2の接続電極で接続する工程と、
を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
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