JP6951097B2 - 熱電変換素子及び熱電変換モジュール - Google Patents
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Description
以下、実施形態に係る熱電変換素子の試料作製の一例を示す。ここで作製例は一例であって、当該作製条件に限定されるものではないことは云うまでも無い。
20nm程度のSi単結晶層を有するSOI基板上に、BaCu13ターゲットをスパッタリングして、Ba:Cu=1:13の膜を20nm程度形成し、Si単結晶層とBaCu13結晶層とが積層した、BaCu13/Siの二層構造の熱電変換素子を得た。
20nm程度のSi単結晶層を有するSOI基板上に、BaCu12Auターゲットをスパッタリングして、Ba:Cu:Au=1:12:1の膜を20nm程度形成し、Si単結晶層とBaCu12Au層とが積層した、BaCu12Au/Siの二層構造の熱電変換素子を得た。
20nm程度のSi単結晶層を有するSOI基板上に、Au2Biターゲットをスパッタリングし、Au:Bi=2:1の膜を20nm程度形成し、Si単結晶層とAu2Bi層とが積層した、Au2Bi/Siの二層構造の熱電変換素子を得た。
熱酸化膜付きSi基板上に、N型Fe2VAlターゲットとAu2Biターゲットとを、20nmずつ交互にスパッタリングして、ホイスラー合金Fe2VAl層とAu2Bi層とを交互に積層した、Au2Bi/Fe2VAlの多層構造の熱電変換素子を得た。
熱酸化膜付きSi基板上に、MnSi1.7ターゲットとAu2Biターゲットとを、20nmずつ交互にスパッタリングして、MnSi1.7層とAu2Bi層とを交互に積層した、Au2Bi/MnSi1.7の多層構造の熱電変換素子を得た。
20nm程度のSi単結晶層を有するSOI基板上(図16(a)参照)に、ポジ型の電子線リソグラフィ用レジスト膜をスピンコートによって形成し(図16(b)参照)、二次元格子構造となるようにレジスト膜をパターニングした(図16(c)参照)。次いで、150℃でポストベークを行い、その後5%程度の濃度のHFに数秒ほど浸した後、純水でリンスし、1mol/lの水酸化カリウム水溶液に2分程度浸して、パターニング部分のSiを除去した。次いで、Siを除去した領域に、BaCu13ターゲットをスパッタリングし、Ba:Cu=1:13の膜を20nm程度形成した後、レジスト膜を除去し、2次元格子構造のBaCu13/Siの人工格子構造を得た。
Claims (7)
- 組成式ABx(組成式ABx中、Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Bi、He、Ne、Ar、Kr、Xeからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、Bは、Zn、Cu、Ag、Au、Al、Ga、In、Si、Ge、Snからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。)で表され、電子温度および格子温度が299.5K乃至300.5Kにおいて、格子熱伝導率が電子熱伝導率よりも低い第一の材料と、
電子温度および格子温度が299.5K乃至300.5Kにおいて、電子熱伝導率が格子熱伝導率よりも低い、シリコンを主成分とする半導体材料又はホイスラー合金である第二の材料とを含んでなり、
電子温度および格子温度が299.5K乃至300.5Kにおいて、前記第一の材料の格子熱伝導率は、前記第二の材料の格子熱伝導率より低く、
前記第一の材料と前記第二の材料との界面から、前記第一の材料の端部及び前記第二の材料の端部までの距離が、それぞれ500nm以下であり、
上記組成式AB x において、xが2≦x≦13の範囲にあり、
前記第一の材料は、NaZn 13 型結晶構造、BaCd 11 型結晶構造、Mg 2 Zn 11 型結晶構造、Na 4 Si 23 型結晶構造、CaCu 5 型結晶構造、BaZn 5 型結晶構造又はMgCu 2 型結晶構造を有する
ことを特徴とする熱電変換素子。 - 前記第一の材料は、組成式ABxの元素Aの主たる成分がLa又はBaであり、組成式ABxの元素Bの主たる成分がZn又はCu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。
- 前記熱電変換素子は、前記第一の材料により形成される第一の層と前記第二の材料により形成される第二の層とが交互に積層されて該第一の層と該第二の層とが接合された多層構造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。
- 前記熱電変換素子は、前記第一の材料と前記第二の材料とが同一平面上に交互に配列されて該第一の材料と該第二の材料とが接合された格子構造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。
- 前記第一の材料又は前記第二の材料の少なくとも一方が、ナノ粒子により構成されることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換素子。
- 前記熱電変換素子は、前記第一の材料を構成する第一のナノ粒子と前記第二の材料を構成する第二のナノ粒子とが混在して互いに接合するナノ粒子複合体により構成されることを特徴とする請求項5に記載の熱電変換素子。
- 複数の熱電変換素子と、前記熱電変換素子の間を電気的に接続する電極とを有する熱電変換モジュールであって、
前記熱電変換素子として、請求項1に記載の熱電変換素子を有することを特徴とする熱電変換モジュール。
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