JP5834871B2 - Thermoelectric conversion element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本出願は熱電変換素子及びその製造方法に関する。 The present application relates to a thermoelectric conversion element and a manufacturing method thereof.
近年、二酸化炭素の削減及び環境保護の観点から、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子が注目されている。熱電変換素子を使用することにより、今まで廃棄されていた熱エネルギーを電気エネルギーに変換して再利用することが可能になる。 In recent years, thermoelectric conversion elements that convert thermal energy into electrical energy have attracted attention from the viewpoint of reducing carbon dioxide and protecting the environment. By using the thermoelectric conversion element, it is possible to convert the thermal energy that has been discarded until now into electric energy and reuse it.
このような熱電変換素子は、1つでは出力電圧が低いために、通常は複数の熱電変換素子を直列に接続し、熱電変換モジュールとして使用される。一般的な熱電変換モジュールは、2枚の伝熱板の間にp型熱電変換材料からなる多数の半導体ブロック(p型半導体ブロック)と、n型熱電変換材料からなる多数の半導体ブロック(n型半導体ブロック)とを挟んだ構造をしている。2種類の半導体ブロックは伝熱板の面内方向に交互に並べられ、各半導体ブロック間に配置された金属端子により直列接続されている。直列接続された半導体ブロックの両端にはそれぞれ引出電極が接続されている。 Since one such thermoelectric conversion element has a low output voltage, usually, a plurality of thermoelectric conversion elements are connected in series and used as a thermoelectric conversion module. A general thermoelectric conversion module includes a large number of semiconductor blocks (p-type semiconductor blocks) made of a p-type thermoelectric conversion material between two heat transfer plates and a large number of semiconductor blocks (n-type semiconductor blocks) made of an n-type thermoelectric conversion material. ). The two types of semiconductor blocks are alternately arranged in the in-plane direction of the heat transfer plate, and are connected in series by metal terminals arranged between the semiconductor blocks. Lead electrodes are connected to both ends of the semiconductor blocks connected in series.
このような熱電変換モジュールは、2枚の伝熱板に温度差を与えると、ゼーベック効果によりp型半導体ブロックとn型半導体ブロックのそれぞれの内部に電位差が発生し、引出電極から電力を取り出すことができる。熱電変換モジュールは、例えば、微小電力電子機器の電源としての応用が期待されている。また、熱変換モジュールを太陽電池に組み合わせた発電装置が特許文献1に記載されている。
In such a thermoelectric conversion module, when a temperature difference is given to two heat transfer plates, a potential difference is generated inside each of the p-type semiconductor block and the n-type semiconductor block due to the Seebeck effect, and electric power is taken out from the extraction electrode. Can do. The thermoelectric conversion module is expected to be applied as a power source for, for example, a micro power electronic device. Further,
熱電変換素子は、環境負荷が小さい熱電変換材料であるSrTiO3(チタン酸ストロンチウム:以下STOと言う)を用いて作ることができる。しかしながら、STO薄膜は高い熱電特性を示すことが報告されているが、その作製方法には高い結晶性が必要となることからSTO等の単結晶基板を必要とする。そして、単結晶基板は非常に熱伝導率が高いため、熱電変換素子の性能指数が比較的低く、温度の傾斜がつきにくくなっていた。性能指数Zは、σを電気伝導率、Sをゼーベック係数、Kを熱伝導率として、Z=σS2/Kで表されるものである。 The thermoelectric conversion element can be made using SrTiO 3 (strontium titanate: hereinafter referred to as STO) which is a thermoelectric conversion material having a small environmental load. However, although it has been reported that the STO thin film shows high thermoelectric properties, a single crystal substrate such as STO is required because the manufacturing method requires high crystallinity. Since the single crystal substrate has a very high thermal conductivity, the figure of merit of the thermoelectric conversion element is relatively low, and the temperature gradient is difficult to be applied. The figure of merit Z is expressed as Z = σS 2 / K, where σ is electrical conductivity, S is Seebeck coefficient, and K is thermal conductivity.
上述の関連技術の問題に鑑み、本出願は上述の関連技術に記載の熱電変換素子に比べて起電力が高く、電気伝導率が高く、且つ熱伝導率が低い特性を備え、熱電変換素子の性能指数が高い熱電変換素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the problems of the related art described above, the present application has characteristics of higher electromotive force, higher electrical conductivity, and lower thermal conductivity than the thermoelectric conversion elements described in the related art described above. An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion element having a high figure of merit and a method for manufacturing the same.
実施形態の一観点によれば、チタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層を備え、この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を備える、若しくはニオブおよびランタンをドープしたノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を備えることを特徴とする熱電変換素子を提供する。 According to one aspect of the embodiment, a strontium titanate thin film buffer layer having a non-conductive cationic non-stoichiometric composition doped with niobium or lanthanum is provided on a strontium titanate single crystal substrate. A thermoelectric conversion element comprising a strontium titanate thermoelectric thin film having a stoichiometric composition doped with niobium and lanthanum, or a strontium titanate thermoelectric thin film having a non-stoichiometric composition doped with niobium and lanthanum. provide.
実施形態の他の観点によれば、チタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層を形成し、この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を形成する、若しくはニオブおよびランタンをドープしたノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を形成して熱電変換素子を形成することを特徴とする熱電変換素子の製造方法を提供する。 According to another aspect of the embodiment, a non-conductive cation non-stoichiometric strontium titanate thin film buffer layer doped with niobium or lanthanum is formed on a strontium titanate single crystal substrate. A strontium titanate thermoelectric thin film with a niobium and lanthanum doped composition is formed on the layer, or a non-stoichiometric strontium titanate thermoelectric thin film with a niobium and lanthanum doped composition is formed on the thermoelectric conversion element. A method of manufacturing a thermoelectric conversion element is provided.
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail based on specific examples with reference to the accompanying drawings.
図1は、本出願の熱電変換素子を作るための装置である成膜チャンバー1の構成を示すものである。成膜チャンバー1の内部にはターゲット7を保持するターゲットホルダ4と基板9を保持する基板ホルダ5があり、ターゲットホルダ4と基板ホルダ5の間には、成膜チャンバー1の外部に設けられた電源6から直流高電圧、或いは高周波高電圧が印加される。基板ホルダ5には図示しないがヒーターが内蔵されている。成膜チャンバー1には真空ポンプ2が接続されていると共に、成膜チャンバー1の内部に不活性ガス、この例ではアルゴンガスを導入するアルゴンガス源(図面にはArガス源と記載)3が接続されている。
FIG. 1 shows a configuration of a
本出願では熱電変換素子を作るために、ターゲット7として多結晶体Sr(Ti0.98Nb0.02)O3を使用し、このターゲット7の上に金属ニオブチップ8を配置し、基板9にはSTO(結晶方位)(100)基板を使用している。ここで、チップとは、ターゲット上に配置可能な形状であり、例えばインゴットを個片化したもののことである。そして、真空ポンプ2で成膜チャンバー1の内部を真空にし、基板ホルダ5によりSTO(100)基板9を600℃まで加熱した後、アルゴンガス源3からアルゴンガスを成膜チャンバー1の内部に導入する。この状態で電源6から高周波電圧を印加してアルゴンガスイオン10をターゲット7に衝突させるスパッタリング法により、アルゴンガスが10mTorrの圧力で膜厚300〜400nmのニオブドープSTO薄膜を作製した。
In this application, in order to make a thermoelectric conversion element, a polycrystalline Sr (Ti 0.98 Nb 0.02 ) O 3 is used as a
図2(a)は図1の基板ホルダ5に置かれたSTO基板9の断面図であり、図2(b)は図2(a)のSTO基板9の上にニオブドープSTO薄膜11が形成された状態を示すものである。この後、ニオブドープSTO薄膜11に対して酸素雰囲気中アニールを行う。
FIG. 2A is a cross-sectional view of the
ペロブスカイト構造をとるSTOは、ストロンチウムSrとランタンLaがAサイトに配置され、チタンTiとニオブNbがBサイトに配置されて結晶が構成されるため、モル比A/B=1の時がストイキオメトリ組成となる。従って、A/B=1でない状態がノンストイキオメトリ組成となる。 An STO having a perovskite structure is composed of strontium Sr and lanthanum La arranged at the A site, and titanium Ti and niobium Nb arranged at the B site to form a crystal. Therefore, when the molar ratio A / B = 1, the stoichiometric structure is obtained. It becomes a metric composition. Therefore, the state where A / B = 1 is not the stoichiometric composition.
一方、ターゲット7の上に配置する金属ニオブチップ8のチップ数を増大させると、チタンTiとストロンチウムSrとニオブNbの薄膜組成が図4(a)に示すように変化する。この時のA/B比の変化が図4(b)に示され、A/B比は0.9〜0.5まで変化することが分かる。そして、ターゲット7の上に配置する金属ニオブチップ8のチップ数をこれ以上増加させた場合には、エピタキシャル成長できなかった。このため、A/B比の下限は0.5であると考えられる。
On the other hand, when the number of
また、図1に示したターゲット7の上にランタンチップを配置する場合は、ランタンチップ数を増加させた場合のA/B比の変化が図4(c)に示すようになる。図4(c)から、ターゲット7の上に配置するランタンチップの数を増加させることにより、A/B比が1.1程度まで変化することが分かる。
When lantern chips are arranged on the
上述のスパッタリング法で作製したニオブドープSTO薄膜は、A/B比が大きくストイキオメトリA/B=1からずれていると、バルク結晶としては存在できないことが今回わかった。ノンストイキオメトリ組成のニオブドープSTOは、バルク結晶としては成長しにくいためと考えられる。しかし、STO単結晶基板上に薄膜として形成すれば、エピタキシャル成長させることができることが今回わかった。また、更に、前述のようにして作製したノンストイキオメトリ組成のニオブドープSTO薄膜の上では、更にエピタキシャル成長した熱電薄膜層を形成することができることがわかった。 It has been found this time that the niobium-doped STO thin film produced by the above-described sputtering method cannot exist as a bulk crystal if the A / B ratio is large and deviates from stoichiometry A / B = 1. It is considered that niobium-doped STO having a non-stoichiometric composition is difficult to grow as a bulk crystal. However, it has now been found that epitaxial growth can be achieved by forming a thin film on an STO single crystal substrate. Furthermore, it was found that a further epitaxially grown thermoelectric thin film layer can be formed on the niobium-doped STO thin film having the non-stoichiometric composition produced as described above.
図2(c)は図2(b)に示したニオブドープSTO薄膜11の上に熱電薄膜層12が形成されて、本出願の熱電変換素子20を形成した状態を示す断面図である。このような3層構成では、ニオブドープSTO薄膜11は中間層或いはバッファーと呼ばれる。熱電薄膜層12は、図1に示した成膜チャンバー1において、基板温度600°C、アルゴン2.5mTorrの圧力で3時間スパッタリングを行って膜厚300nmに作製することができる。
FIG. 2C is a cross-sectional view showing a state where the
図5(a)は以上のようにして構成されたバッファー層であるニオブドープSTO薄膜11をX線回折した結果であり、薄膜の結晶構造を調べたXRD結果である。角度が45度の近傍にあるピークP1はSTO基板の(002)のX線のピークである。また、これより低いピークP2〜P4は、それぞれニオブの含有量が1.3%、18%、27%の場合のニオブドープSTO薄膜11のピークを示している。ニオブNbの含有量が多くなるに従い、格子定数は変化している。しかし、ニオブNbの含有量が異なっても、ニオブドープSTO薄膜11のピークがほぼ同じような角度の位置にあるということは、STO基板とニオブドープSTO薄膜11の結晶構造が近似していることを示している。これにより、ニオブドープSTO薄膜11がエピタキシャル成長していることが確認できる。
FIG. 5A shows the result of X-ray diffraction of the niobium-doped STO
図3は以上のようにして構成した熱電変換素子20の熱電薄膜層12の上に、高温部13と低温部14を設けて、高温部13から低温部14へのSTO基板9と中間層11の伝熱特性を調べる構成を示すものである。STO基板9は熱伝導率Kが11〜12W/Kmであり、ノンストイキオメトリ組成のSTO層から構成される中間層11は熱伝導率Kが1.3W/Kmであった。
In FIG. 3, the
このように、これら陽イオンのノンストイキオメトリ組成のSTO薄膜では、非常に低い熱伝導率Kを示した。ここで陽イオンとは、例えば、上述のランタンLaやニオブNb等である。更に、Van der Pauw法を用いたホール移動度を測定すると、図5(b)に示すように、0.6cm2/Vs以下と非常に低いホール移動度を示すことが分かった。なお、単結晶バルクのホール移動度は5.8cm2/Vsである。これはノンストイキオメトリ組成により多数の欠陥が薄膜中に存在することにより、電子の移動が著しく阻害されていると考えられる。加えてこれらのサンプルを400℃で酸素雰囲気中アニールすることにより1MΩ以上の高い抵抗値を示し、導電性を確認できなかった。 Thus, these cationic STO thin films having a non-stoichiometric composition showed a very low thermal conductivity K. Here, the cation is, for example, the above-mentioned lanthanum La or niobium Nb. Furthermore, when measuring the hole mobility using the Van der Pauw method, it was found that the hole mobility was as low as 0.6 cm 2 / Vs or less as shown in FIG. Note that the hole mobility of the single crystal bulk is 5.8 cm 2 / Vs. This is thought to be due to the fact that many defects exist in the thin film due to the non-stoichiometric composition, so that the movement of electrons is remarkably inhibited. In addition, when these samples were annealed at 400 ° C. in an oxygen atmosphere, a high resistance value of 1 MΩ or higher was exhibited, and the conductivity could not be confirmed.
前述のように、作製したニオブNb又はランタンLaをドープしたSTO薄膜の熱伝導率Kについて3ω法を用いて測定した結果、その熱伝導率Kは1.3W/mKと非常に小さいことが分かった。これはSTO単結晶の熱伝導率11.2W/mKの1/10程度であり、またSTO薄膜の報告値3〜4W/mKと比べても非常に小さいものである。 As described above, the thermal conductivity K of the STO thin film doped with niobium Nb or lanthanum La was measured using the 3ω method, and as a result, the thermal conductivity K was found to be as small as 1.3 W / mK. It was. This is about 1/10 of the thermal conductivity of 11.2 W / mK of the STO single crystal, and is very small compared to the reported value of 3 to 4 W / mK of the STO thin film.
図6は本出願で製作した熱電変換素子を3ω法で励振した時の温度上昇を示しており、横軸が周波数(0の位置が周波数1Hzを示す)、縦軸が温度上昇ΔTを示している。破線で示す特性がSTO単結晶基板のみの場合の温度上昇を示し、直線がSTO単結晶基板上にランタンLaおよびニオブNbをドープしたノンストイキオメトリ組成のバッファー層がある場合を示している。薄膜表面の温度上昇ΔTは下記の式を使用して計算することができる。
ここで、Tは温度、Rは配線パターンの抵抗値、Vは印加電圧、V3は高感度な交流電圧計であるロックインアンプで検出される3ωの電圧である。 Here, T is temperature, R represents the resistance value of the wiring pattern, V is the applied voltage, V 3 is the voltage 3ω detected by the lock-in amplifier which is highly sensitive AC voltmeter.
また、ランタンLaおよびニオブNbをドープしたノンストイキオメトリ組成のバッファー層の熱伝導率は以下の式から計算することができる。
ここで、dFは薄膜の膜厚、v3ωはロックインアンプで検出される3ωの電圧、bは配線幅、lは配線長、pは印加電力、Crtは熱容量、vlωは印加電圧である。 Where d F is the thickness of the thin film, v 3ω is the voltage of 3ω detected by the lock-in amplifier, b is the wiring width, l is the wiring length, p is the applied power, C rt is the heat capacity, and v lω is the applied voltage. It is.
以上のことから、バッファー層がある場合には約0.7℃の温度上昇効果が見られることが分かる。この効果はノンストイキオメトリ組成により多数の欠陥が薄膜中に形成されたことにより極端にホール移動度が低下することから、これら欠陥により熱伝導が阻害されたため非常に低い熱伝導率の薄膜が得られたと考えられる。 From the above, it can be seen that a temperature increase effect of about 0.7 ° C. is observed when there is a buffer layer. This effect is due to the fact that many holes are formed in the thin film due to the non-stoichiometric composition, resulting in a drastic decrease in hole mobility. It is thought that it was done.
このように、本出願では、STO基板上に、ニオブNbまたはランタンLaをドープした陽イオンノンストイキオメトリー組成のSTOをバッファー層として用いることにより、起電力が高く、電気伝導率が高く、且つ熱伝導特性の低い優れた中間層を形成し、性能指数の優れた熱電変換素子を作製することができるので、これを用いて性能指数の優れた熱電変換モジュールを作製することができる。 Thus, in this application, by using STO having a cationic non-stoichiometric composition doped with niobium Nb or lanthanum La as a buffer layer on the STO substrate, high electromotive force, high electrical conductivity, and heat Since an excellent intermediate layer with low conduction characteristics can be formed and a thermoelectric conversion element with an excellent figure of merit can be produced, a thermoelectric conversion module with an excellent figure of merit can be produced using this.
以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。 The present application has been described in detail with particular reference to preferred embodiments thereof. For easy understanding of the present application, specific forms of the present application are appended below.
(付記1) チタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層を備え、この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を備えることを特徴とする熱電変換素子。
(付記2) チタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層を備え、この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を備えることを特徴とする熱電変換素子。
(付記3) ペロブスカイト構造をとる前記ノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜において、前記ストロンチウムとランタンがAサイトに配置され、前記チタンとニオブがBサイトに配置される場合に、A/Bサイト比が0.5〜0.9または1.05〜1.2となるように前記ニオブおよびランタンをドープしたことを特徴とする付記2に記載の熱電変換素子。
(付記4) 前記ノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜における前記ニオブおよびランタンのドープ量を、10at%以上30at%未満としたことを特徴とする付記2または3に記載の熱電変換素子。
(付記5) 前記ストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜またはノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜は、チタン酸ストロンチウムをターゲットとし、該ターゲット上に金属ニオブまたはランタンを局所的に配置し、アルゴンガス中でスパッタリングによって成膜したことを特徴とする付記1から4の何れかに記載の熱電変換素子。
(Supplementary note 1) A strontium titanate thin film buffer layer having a non-conductive cationic non-stoichiometric composition doped with niobium or lanthanum is provided on a strontium titanate single crystal substrate. A thermoelectric conversion element comprising a strontium titanate thermoelectric thin film having a stoichiometric composition doped with lanthanum.
(Supplementary Note 2) A strontium titanate thin film buffer layer having a non-conductive cationic non-stoichiometric composition doped with niobium or lanthanum is provided on a single crystal substrate of strontium titanate. A thermoelectric conversion element comprising a strontium titanate thermoelectric thin film having a non-stoichiometric composition doped with lanthanum.
(Supplementary note 3) In the strontium titanate thermoelectric thin film having a perovskite structure and having the non-stoichiometric composition, when the strontium and lanthanum are arranged at the A site and the titanium and niobium are arranged at the B site, the A / B site The thermoelectric conversion element according to
(Additional remark 4) The thermoelectric conversion element of
(Supplementary Note 5) The strontium titanate thermoelectric thin film having the stoichiometric composition or the strontium titanate thermoelectric thin film having the non-stoichiometric composition has strontium titanate as a target, and metallic niobium or lanthanum is locally disposed on the target. The thermoelectric conversion element according to any one of
(付記6) 前記ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層は、作製後に酸素雰囲気中アニール処理によって非導電性としたことを特徴とする付記1から5の何れかに記載の熱電変換素子。
(付記7) チタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層を形成し、
この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を形成して熱電変換素子を形成することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
(付記8) チタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層を形成し、
この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を形成して熱電変換素子を形成することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
(付記9) ペロブスカイト構造をとる前記ノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜において、前記ストロンチウムとランタンがAサイトに配置され、前記チタンとニオブがBサイトに配置される場合に、A/Bサイト比が0.5〜0.9または1.05〜1.2となるように前記ニオブおよびランタンをドープしたことを特徴とする付記8に記載の熱電変換素子の製造方法。
(付記10) 前記ノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜における前記ニオブおよびランタンのドープ量を、10at%以上30at%未満としたことを特徴とする付記8または9に記載の熱電変換素子の製造方法。
(Supplementary Note 6) The
(Appendix 7) A strontium titanate thin film buffer layer having a non-conductive cationic non-stoichiometric composition doped with niobium or lanthanum is formed on a single crystal substrate of strontium titanate,
A method of manufacturing a thermoelectric conversion element, comprising forming a thermoelectric conversion element by forming a strontium titanate thermoelectric thin film having a stoichiometric composition doped with niobium and lanthanum on the thin film buffer layer.
(Appendix 8) Forming a non-conductive cation non-stoichiometric thin film buffer layer of strontium titanate doped with niobium or lanthanum on a single crystal substrate of strontium titanate,
A thermoelectric conversion element manufacturing method comprising forming a thermoelectric conversion element by forming a non-stoichiometric composition strontium titanate thermoelectric thin film doped with niobium and lanthanum on the thin film buffer layer.
(Supplementary Note 9) In the strontium titanate thermoelectric thin film having a perovskite structure and having a non-stoichiometric composition, when the strontium and lanthanum are arranged at the A site and the titanium and niobium are arranged at the B site, the A / B site The method for producing a thermoelectric conversion element according to
(Additional remark 10) Manufacture of the thermoelectric conversion element of
(付記11) 前記ストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜またはノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜は、チタン酸ストロンチウムをターゲットとし、該ターゲット上に金属ニオブまたはランタンを局所的に配置し、アルゴンガス中でスパッタリングによって成膜したことを特徴とする付記7から10の何れかに記載の熱電変換素子の製造方法。
(付記12) 前記ニオブまたはランタンをドープした非導電性の陽イオンノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム薄膜バッファー層は、作製後に酸素雰囲気中アニール処理によって非導電性としたことを特徴とする付記7から11の何れかに記載の熱電変換素子の製造方法。
(Supplementary Note 11) The strontium titanate thermoelectric thin film having the stoichiometric composition or the strontium titanate thermoelectric thin film having the non-stoichiometric composition has strontium titanate as a target, and metallic niobium or lanthanum is locally disposed on the target. 11. The method for producing a thermoelectric conversion element according to any one of
(Supplementary Note 12) The non-conductive strontium titanate thin film buffer layer doped with niobium or lanthanum having a nonionic cationic nonstoichiometric composition is made nonconductive by annealing in an oxygen atmosphere after fabrication. The manufacturing method of the thermoelectric conversion element in any one of 11 to 11.
1 成膜チャンバー
2 真空ポンプ
3 アルゴンガス源
4 ターゲットホルダ
5 基板ホルダ
6 電源
7 ターゲット
8 ニオブチップ
9 基板(STO基板)
10 アルゴンガスイオン
11 中間層(バッファー層、ノンストイキオメトリSTO層)
12 熱電薄膜層(ストイキオメトリSTO層)
DESCRIPTION OF
10
12 Thermoelectric thin film layer (stoichiometric STO layer)
Claims (5)
この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を形成して熱電変換素子を形成することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 On a single crystal substrate of strontium titanate, a strontium titanate thin film buffer layer having a non-conductive cationic non-stoichiometric composition doped with niobium or lanthanum is formed.
A method of manufacturing a thermoelectric conversion element, comprising forming a thermoelectric conversion element by forming a strontium titanate thermoelectric thin film having a stoichiometric composition doped with niobium and lanthanum on the thin film buffer layer.
この薄膜バッファー層の上に、ニオブおよびランタンをドープしたノンストイキオメトリ組成のチタン酸ストロンチウム熱電薄膜を形成して熱電変換素子を形成することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 On a single crystal substrate of strontium titanate, a strontium titanate thin film buffer layer having a non-conductive cationic non-stoichiometric composition doped with niobium or lanthanum is formed.
A thermoelectric conversion element manufacturing method comprising forming a thermoelectric conversion element by forming a non-stoichiometric composition strontium titanate thermoelectric thin film doped with niobium and lanthanum on the thin film buffer layer.
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