JP7244819B2 - 熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法 - Google Patents

熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法に関する。
近年、熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する熱電素子の開発が盛んに行われている。特許文献１には、仕事関数差を有する電極間に発生する、絶対温度による電子放出現象を利用した熱電素子が開示されている。このような熱電素子は、電極間の温度差（ゼーベック効果）を利用した熱電素子に比較して、電極間の温度差が小さい場合であっても発電可能である。このため、より様々な用途への利用が期待されている。
特許文献１には、エミッタ電極層と、コレクタ電極層と、エミッタ電極層及びコレクタ電極層の表面に分散して配置され、エミッタ電極層とコレクタ電極層とをサブミクロン間隔で離間する電気絶縁性の球状ナノビーズとを備え、エミッタ電極層の仕事関数はコレクタ電極層の仕事関数よりも小さく、球状ナノビーズの粒子径は１００ｎｍ以下である熱電素子が開示されている。
特許第６１４７９０１号公報
例えば、エミッタ電極層とコレクタ電極層とをサブミクロン間隔で離間した熱電素子では、エミッタ電極層及びコレクタ電極層のそれぞれが、熱電素子の上側と下側とのように上下に設けられる。熱電素子の上下に、エミッタ電極層及びコレクタ電極層が設けられていると、エミッタ電極層及びコレクタ電極層のそれぞれに対する電気的配線の接続を、熱電素子の上側及び下側のそれぞれで行わなければならない。このため、熱電素子への電気的配線の接続が難しい。
また、電気的配線の接続工程の前には、熱電素子に対して、例えば外観検査等が行われ、接続工程の後には、例えば導通検査等が行われる。しかし、熱電素子の上下に、エミッタ電極層及びコレクタ電極層が設けられていると、検査の際、熱電素子を上下反転させたり、検査装置のセンサ部を熱電素子の上側と下側との間で移動させたり、検査装置の探針部を熱電素子の上側及び下側のそれぞれに位置させたりしなければならない。このため、熱電素子の検査も難しい。
熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査が難しくなると、例えば、熱電素子の生産性が妨げられてしまう可能性がある。
この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的は、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能な熱電素子、そのような熱電素子を備えた発電装置、そのような熱電素子を含む電子機器、及びそのような熱電素子の製造方法を提供することにある。
第１発明に係る熱電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、第１電極部と、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、第１基板と、を備え、前記第１導電部及び前記第２電極部のそれぞれは、前記第１基板上に設けられ、前記第１導電部は、前記第２電極部と同じ導電性材料を含むことを特徴とする。
第２発明に係る熱電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、第１電極部と、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、前記第２接続可能面の他の一部と電気的に接続された第１端子と、を備えることを特徴とする。
第３発明に係る熱電素子は、第１発明において、前記第２接続可能面の他の一部と電気的に接続された第１端子、を、さらに備えることを特徴とする。
第４発明に係る熱電素子は、第１発明又は第２発明において、前記第２電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第１電極部と前記第２方向に離間して対向し、前記第１電極部と電気的に絶縁された第２導電部と、第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第２導電部と接し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、を、さらに備えることを特徴とする。
第５発明に係る熱電素子は、第４発明において、第２基板、を、さらに備え、前記第２導電部及び前記第１電極部のそれぞれは、前記第２基板上に設けられ、前記第２導電部は、前記第１電極部と同じ導電性材料を含むことを特徴とする。
第６発明に係る熱電素子は、第４発明又は第５発明において、前記第２導電性支持部は、前記第１導電性支持部と同じ導電性材料を含むことを特徴とする。
第７発明に係る熱電素子は、第４発明～第６発明のいずれか１つにおいて、前記第１導電性支持部は、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれと交差する第３方向に沿って延び、前記第２導電性支持部は、前記第３方向に沿って延び、前記中間部は、前記第１導電性支持部及び前記第２導電性支持部のそれぞれと接することを特徴とする。
第８発明に係る熱電素子は、第４発明～第７発明のいずれか１つにおいて、前記第２接続可能面の他の一部と電気的に接続された第１端子と、前記第３接続可能面の他の一部と電気的に接続された第２端子と、を、さらに備えることを特徴とする。
第９発明に係る発電装置は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備えた発電装置であって、前記熱電素子は、第１電極部と、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、第１基板と、を備え、前記第１導電部及び前記第２電極部のそれぞれは、前記第１基板上に設けられ、前記第１導電部は、前記第２電極部と同じ導電性材料を含むことを特徴とする。
第１０発明に係る電子機器は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、前記熱電素子は、第１電極部と、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、第１基板と、を備え、前記第１導電部及び前記第２電極部のそれぞれは、前記第１基板上に設けられ、前記第１導電部は、前記第２電極部と同じ導電性材料を含むことを特徴とする。
第１１発明に係る熱電素子の製造方法は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の製造方法であって、第１電極部、及び前記第１電極部と離間した第１導電部を、第１基板上に形成する工程と、第２電極部、及び前記第２電極部と離間した第２導電部を、第２基板上に形成する工程と、第１導電性支持部を前記第１電極部上に、前記第１電極部が露出する露出面を含みつつ形成し、第２導電性支持部を前記第１導電部上に形成する工程と、前記第２電極部を前記第１電極部の前記露出面と対向させ、前記第２導電部を前記第１導電性支持部に接合し、前記第２電極部を前記第２導電性支持部に接合する工程と、ナノ粒子を含む中間部を、前記第１電極部、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、前記第２導電性支持部、前記第１基板、及び前記第２基板のそれぞれによって囲まれたギャップ部内に形成する工程と、を備えることを特徴とする。
第１２発明に係る熱電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、第１基板と、前記第１基板上に設けられた第１電極部と、前記第１基板と第１方向に離間して対向した第２基板と、前記第２基板上に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第２基板と対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第１基板と対向し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、前記第１基板、前記第１電極部、前記第２基板、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、及び前記第２導電性支持部のそれぞれによって囲まれた、ナノ粒子を含む中間部と、を備えることを特徴とする。
第１３発明に係る発電装置は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備えた発電装置であって、前記熱電素子は、第１基板と、前記第１基板上に設けられた第１電極部と、前記第１基板と第１方向に離間して対向した第２基板と、前記第２基板上に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第２基板と対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第１基板と対向し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、前記第１基板、前記第１電極部、前記第２基板、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、及び前記第２導電性支持部のそれぞれによって囲まれた、ナノ粒子を含む中間部と、を備えることを特徴とする。
第１４発明に係る電子機器は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、前記熱電素子は、第１基板と、前記第１基板上に設けられた第１電極部と、前記第１基板と第１方向に離間して対向した第２基板と、前記第２基板上に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第２基板と対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第１基板と対向し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、前記第１基板、前記第１電極部、前記第２基板、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、及び前記第２導電性支持部のそれぞれによって囲まれた、ナノ粒子を含む中間部と、を備えることを特徴とする。
第１発明に係る熱電素子によれば、第１導電性支持部を備えているので、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能となる。
第１発明に係る熱電素子によれば、第１導電部は、第２電極部と同じ導電性材料を含む。このため、第１導電部及び第２電極部のそれぞれを、第１基板上に同時に形成できる。したがって、例えば、熱電素子の生産性を、さらに向上させることが可能となる。
第２発明及び第３発明に係る熱電素子によれば、第１端子を、さらに備えているので、例えば発電装置の電気的部材を、熱電素子に、さらに接続しやすくすることが可能となる。
第４発明に係る熱電素子によれば、第２導電部と、第２導電性支持部とを、さらに備えているので、電気的配線と第２電極部との電気的接続ノードの構造を、別の電気的配線と第１電極部との電気的接続ノードの構造と同様の構造とすることが可能となる。したがって、例えば、熱電素子への電気的配線の接続を、さらに容易化することが可能となる。
第５発明に係る熱電素子によれば、第２導電部は、第１電極部と同じ導電性材料を含む。このため、第２導電部及び第１電極部のそれぞれを、第２基板上に同時に形成できる。したがって、例えば、熱電素子の生産性を、さらに向上させることが可能となる。
第６発明に係る熱電素子によれば、第２導電性支持部は、第１導電性支持部と同じ導電性材料を含む。このため、第１導電性支持部及び第２導電性支持部のそれぞれを、例えば、第１電極部と第１導電部との間、並びに第２電極部と第２導電部との間に、同時に形成できる。したがって、例えば、熱電素子の生産性を、さらに向上させることが可能となる。
第７発明に係る熱電素子によれば、第１導電性支持部は、第１方向及び第２方向のそれぞれと交差する第３方向に沿って延び、第２導電性支持部は、第３方向に沿って延び、中間部は、第１導電性支持部及び第２導電性支持部のそれぞれと接する。これにより、中間部を、第１導電性支持部及び第２導電性支持部のそれぞれによって支持することができる。したがって、熱電素子の生産性を、さらに向上させることができる。
第８発明に係る熱電素子によれば、第１端子と、第２端子と、を、さらに備えているので、例えば、発電装置の電気的部材を、熱電素子に、さらに接続しやすくすることが可能となる。
第９発明によれば、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能な熱電素子を備えた発電装置を得ることができる。
第１０発明によれば、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能な熱電素子を含む電子機器を得ることができる。
第１１発明によれば、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能な熱電素子の製造方法を提供できる。
第１２発明に係る熱電素子によれば、第１導電性支持部を備えているので、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能となる。第１１発明によれば、さらに、第２導電性支持部を備えている。そして、ナノ粒子を含む中間部が、第１基板、第１電極部、第２基板、第２電極部、第１導電性支持部、及び第２導電性支持部のそれぞれによって囲まれている。したがって、形成しやすい中間部を得ることもできる。
第１３発明によれば、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能であり、形成しやすい中間部を持つ熱電素子を備えた発電装置を提供できる。
第１４発明によれば、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能な熱電素子を含む電子機器を得ることができる。
図１は、第１実施形態に係る発電装置の一例を示す模式断面図である。 図２（ａ）は、第１実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図２（ｂ）は、第１実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。 図３（ａ）は中間部の一例を示す模式断面図、図３（ｂ）は中間部の他の例を示す模式断面図である。 図４（ａ）～図４（ｆ）は、第１実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示す模式断面図である。 図５（ａ）～図５（ｄ）は、第１実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示す模式平面図である。 図６（ａ）は、第２実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図６（ｂ）は、第２実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。 図７（ａ）は、第３実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図７（ｂ）は、第３実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。 図８（ａ）は、第４実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図８（ｂ）は、第４実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。 図９（ａ）～図９（ｄ）は、熱電素子を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図であり、図９（ｅ）～図９（ｈ）は、熱電素子を含む発電装置を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。
以下、本発明の実施形態における熱電素子、発電装置、及び熱電素子の製造方法それぞれの一例について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、高さ方向を第１方向Ｚとし、第１方向Ｚと交差、例えば直交する１つの平面方向を第２方向Ｘとし、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘのそれぞれと交差、例えば直交する別の平面方向を第３方向Ｙとする。
（第１実施形態）
＜発電装置１００＞
図１は、第１実施形態に係る発電装置の一例を示す模式断面図である。図２（ａ）は、第１実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図である。図２（ｂ）は、第１実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。図１に示された熱電素子の断面は、図２（ａ）中のＩ－Ｉ線に沿う。図２（ｂ）に示された熱電素子の断面は、図１中のIIＢ－IIＢ線に沿う。
図１に示すように、発電装置１００は、第１実施形態に係る熱電素子１ａと、第１配線１０１と、第２配線１０２とを含む。熱電素子１ａは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。このような熱電素子１ａを備えた発電装置１００は、例えば、図示せぬ熱源に搭載又は設置され、熱源の熱エネルギーを元として、熱電素子１ａが発生させた電気エネルギーを、第１配線１０１及び第２配線１０２を介して負荷Ｒへ出力する。負荷Ｒの一端は第１配線１０１と電気的に接続され、他端は第２配線１０２と電気的に接続される。負荷Ｒは、例えば電気的な機器を示している。負荷Ｒは、発電装置１００を主電源又は補助電源に用いて駆動される。
熱電素子１ａの熱源としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の電子デバイス又は電子部品、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、自動車等のエンジン、及び工場の生産設備、人体、太陽光、及び環境温度等を利用することができる。例えば、電子デバイス、電子部品、発光素子、エンジン、及び生産設備等は人工熱源である。人体、太陽光、及び環境温度等は自然熱源である。熱電素子１ａを備えた発電装置１００は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）デバイス及びウェアラブル機器等のモバイル機器や自立型センサ端末の内部に設けることができ、電池の代替又は補助として用いることができる。さらに、発電装置１００は、太陽光発電等のような、より大型の発電装置への応用も可能である。
＜熱電素子１ａ＞
熱電素子１ａは、例えば、上記人工熱源が発した熱エネルギー、又は上記自然熱源が持つ熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、電流を生成する。熱電素子１ａは、発電装置１００内に設けるだけでなく、熱電素子１ａ自体を、上記モバイル機器や上記自立型センサ端末等の内部に設けることもできる。この場合、熱電素子１ａ自体が、上記モバイル機器又は上記自立型センサ端末等の、電池の代替部品又は補助部品となる。
図１～図２（ｂ）に示すように、第１実施形態に係る熱電素子１ａは、第１電極部１１と、第２電極部１２と、中間部１３と、第１導電部１４と、第１導電性支持部１５と、第１端子１６と、第２導電部１７と、第２導電性支持部１８と、第２端子１９と、を含む。
第２電極部１２は、第１電極部１１と第１方向Ｚに離間して対向する。第２電極部１２は、第１電極部１１とは異なった仕事関数を有する。熱電素子１ａでは、第１電極部１１は、例えば白金（仕事関数：約５．６５ｅＶ）を含み、第２電極部１２は、例えばタングステン（仕事関数：約４．５５ｅＶ）を含む。仕事関数が大きい電極部はアノード（コレクタ電極）として機能し、仕事関数が小さい電極部はカソード（エミッタ電極）として機能する。熱電素子１ａでは、第１電極部１１がアノードであり、第２電極部１２がカソードである。なお、第１電極部１１をカソードとし、第２電極部１２をアノードとしてもよい。このような熱電素子１ａでは、仕事関数差を有する第１電極部１１と第２電極部１２との間に発生する、絶対温度による電子放出現象が利用される。このため、熱電素子１ａは、第１電極部１１と第２電極部１２との温度差が小さい場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる。さらに、熱電素子１ａは、第１電極部１１と第２電極部１２との間に温度差がない場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
中間部１３は、第１電極部１１と第２電極部１２との間に設けられている。中間部１３は、ナノ粒子を含む。中間部１３は、例えば、第２電極部（カソード）１２から放出された電子を、第１電極部（アノード）１１へと移動させる部分である。
第１導電部１４は、第１電極部１１と第１方向Ｚに離間して対向し、第２電極部１２と第２方向Ｘに離間して対向する。第１導電部１４は、第２電極部１２と電気的に絶縁されている。
第１導電性支持部１５は、第１接続可能面１５ａ及び第２接続可能面１５ｂのそれぞれを含む。第１接続可能面１５ａ及び第２接続可能面１５ｂのそれぞれは、第１方向Ｚと交差、例えば直交する平面を含む。第２接続可能面１５ｂは、第１接続可能面１５ａと第１方向Ｚに離間している。互いに離間された第１接続可能面１５ａと第２接続可能面１５ｂとは、例えば第１導電性支持部１５が含む導電物によって電気的に接続されている。第１導電性支持部１５は、第１接続可能面１５ａを介して第１電極部１１と電気的に接続されている。第２接続可能面１５ｂの一部は、第１電極部１１と第１導電部１４との間に位置し、例えば、第１導電部１４と接している。なお、第１導電性支持部１５は、第１導電部１４と電気的に接続されていても、電気的に絶縁されていてもどちらでもよい。第１導電性支持部１５は、第２電極部１２と電気的に絶縁されている。
第２接続可能面１５ｂの他の一部は、熱電素子１ａの外側に露出されている。第２接続可能面１５ｂの他の一部には、電気的部材、例えば電気的配線又は電気的端子を接続することが可能である。熱電素子１ａでは、第１端子１６が、第２接続可能面１５ｂの他の一部と電気的に接続されている。第１端子１６は、第１導電性支持部１５を介して第１電極部１１と電気的に接続される。また、第１端子１６は、第１配線１０１と電気的に接続可能である。第１端子１６は、さらに、第１導電部１４と電気的に接続されていてもよい。この場合、第１導電性支持部１５は、第１導電部１４と電気的に接続されていることが好ましい。熱電素子１ａに第１端子１６が設けられていると、例えば、熱電素子１ａを発電装置１００に用いる際、発電装置１００の電気的部材、例えば第１配線１０１を熱電素子１ａに、さらに接続しやすくすることが可能である。ただし、第１端子１６は、省略することもできる。この場合、第１配線１０１が、例えば、第２接続可能面１５ｂの他の一部に電気的に接続される。
第１導電性支持部１５は、例えば、熱電素子１ａの第１側面３１から第２側面３２にかけて第３方向Ｙに延びる（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。第１側面３１及び第２側面３２のそれぞれは、第２方向Ｘに沿った側面である。第１側面３１と第２側面３２とは、第３方向Ｙに沿って互いに対向する。
第２導電部１７は、第２電極部１２と第１方向Ｚに離間して対向し、第１電極部１１と第２方向Ｘに離間して対向する。第２導電部１７は、第１電極部１１と電気的に絶縁されている。
第２導電性支持部１８は、第１導電性支持部１５と第２方向Ｘに離間して対向する。第２導電性支持部１８第２導電性支持部１８は、第３接続可能面１８ａ及び第４接続可能面１８ｂのそれぞれを含む。第３接続可能面１８ａ及び第４接続可能面１８ｂのそれぞれは、第１方向Ｚと交差、例えば直交する平面を含む。第４接続可能面１８ｂは、第３接続可能面１８ａと第１方向Ｚに離間している。互いに離間された第３接続可能面１８ａと第４接続可能面１８ｂとは、例えば第２導電性支持部１８が含む導電物によって電気的に接続されている。第３接続可能面１８ａの一部は、第２電極部１２と第２導電部１７との間に位置し、例えば、第２電極部１２と電気的に接続されている。第２導電性支持部１８は、第４接続可能面１８ｂを介して第２導電部１７と接している。なお、第２導電性支持部１８は、第２導電部１７と電気的に接続されていても、電気的に絶縁されていてもどちらでもよい。第２導電性支持部１８は、第１電極部１１及び第１導電性支持部１５のそれぞれと電気的に絶縁されている。
第３接続可能面１８ａの他の一部は、熱電素子１ａの外側に露出されている。第３接続可能面１８ａの他の一部には、電気的部材、例えば電気的配線又は電気的端子を接続することが可能である。熱電素子１ａでは、第２端子１９が、第３接続可能面１８ａの他の一部と電気的に接続されている。第２端子１９は、第２導電性支持部１８を介して第２電極部１２と電気的に接続される。また、第２端子１９は、第２配線１０２と電気的に接続可能である。第２端子１９は、第２電極部１２と、さらに電気的に接続されていてもよい。熱電素子１ａに第２端子１９が設けられていると、例えば、熱電素子１ａを発電装置１００に用いる際、発電装置１００の電気的部材、例えば第２配線１０２を熱電素子１ａに、さらに接続しやすくすることが可能である。ただし、第２端子１９は、省略することもできる。この場合、第２配線１０２が、例えば、第３接続可能面１８ａの他の一部に電気的に接続される。
第１実施形態に係る熱電素子１ａは、例えば、第１基板２１と、第２基板２２と、第１封止部材２３と、第２封止部材２４と、を、さらに含む。
第２電極部１２及び第１導電部１４のそれぞれは、第１基板２１上に設けられている。第１基板２１は、絶縁性を有する。第１基板２１は、例えば、板状の石英を含む。第１基板２１上において、第２電極部１２は、第１スリット２５を挟んで第２方向Ｘに第１導電部１４から離間している。第１スリット２５が存在する箇所において、第１基板２１は、中間部１３を挟んで第１方向Ｚに第１電極部１１から離間している。第１スリット２５は、例えば、熱電素子１ａの第１側面３１から第２側面３２にかけて第３方向Ｙに延びる（図２（ａ）参照）。
第１電極部１１及び第２導電部１７のそれぞれは、第２基板２２上に設けられている。第２基板２２は、絶縁性を有する。第２基板２２は、第１基板２１と同様に、例えば、板状の石英を含む。第２基板２２上において、第１電極部１１は、第２スリット２６を挟んで第２方向Ｘに第２導電部１７から離間している。第２スリット２６が存在する箇所において、第２基板２２は、中間部１３を挟んで第１方向Ｚに第２電極部１２から離間している。第２スリット２６は、例えば、第１側面３１から第２側面３２にかけて第３方向Ｙに延びる（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。
第１封止部材２３及び第２封止部材２４は、それぞれ、第１側面３１及び第２側面３２上に設けられている。第１封止部材２３及び第２封止部材２４のそれぞれは、絶縁性を有する。第１封止部材２３は、第１側面３１上において、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、及び第２基板２２のそれぞれと接合されている。第２封止部材２４は、第２側面３２上において、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、及び第２基板２２のそれぞれと接合されている。第１封止部材２３及び第２封止部材２４のそれぞれは、例えば絶縁性樹脂を含む。絶縁性樹脂の例としては、フッ素系絶縁性樹脂を挙げることができる。
熱電素子１ａは、ギャップ部１３ａを含む。ギャップ部１３ａは、例えば、外界から隔離された空間を含む。ギャップ部１３ａは、例えば、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、第２基板２２、第１封止部材２３、及び第２封止部材２４のそれぞれによって区画されている。中間部１３は、ギャップ部１３ａ内に設けられる。中間部１３は、ギャップ部１３ａ内において、例えば、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、第２基板２２、第１封止部材２３、及び第２封止部材２４のそれぞれと接する。
このような熱電素子１ａでは、第１接続ノード１６ａの位置を、第１導電性支持部１５を用いて第１電極部１１が存在する側（例えば熱電素子１ａの下側ＬＳ（図１参照））から、第２電極部１２が存在する側（例えば熱電素子１ａの上側ＵＳ（図１参照））に転換することができる。第１接続ノード１６ａは、例えば、第１配線１０１と第１電極部１１との電気的接続ノードである。このため、第１接続ノード１６ａの位置を、熱電素子１ａの上側ＵＳに転換できると、例えば、第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれの接続を、例えば、熱電素子１ａの上側ＵＳだけで行うことが可能となる。
したがって、熱電素子１ａでは、電気的配線の接続を、熱電素子の上側及び下側のそれぞれで行う熱電素子と比較して、電気的配線の接続を容易化することが可能である。また、第１端子１６及び第２端子１９のそれぞれの形成又は接続についても、例えば、熱電素子１ａの上側ＵＳだけで行うことができる。したがって、熱電素子１ａでは、電気的端子の形成又は接続についても、容易化することが可能である。
また、熱電素子１ａでは、第１接続ノード１６ａを、第２電極部１２が存在する側（例えば熱電素子１ａの上側ＵＳ）に転換できるので、検査の際、熱電素子１ａを上下反転させたり、検査装置のセンサ部を熱電素子１ａの上側ＵＳと下側ＬＳとの間で移動させたり、探針部を熱電素子の上側及び下側のそれぞれに位置させたりする必要もない。したがって、熱電素子１ａの検査も容易化することが可能である。
また、熱電素子１ａでは、第２接続ノード１９ａの位置を、例えば熱電素子１ａの上側ＵＳに、第２導電性支持部１８を用いて維持する。第２接続ノード１９ａは、例えば、第２配線１０２と第２電極部１２との電気的接続ノードである。第２接続ノード１９ａの位置を、第２導電性支持部１８を用いて維持することで、例えば、第２接続ノード１９ａの構造を、第１接続ノード１６ａの構造と同様の構造とすることが可能となる。したがって、例えば、熱電素子への電気的配線の接続を、さらに容易化することが可能となる。例えば、第２導電性支持部１８の第１方向Ｚに沿った厚さと、第１導電性支持部１５の第１方向Ｚに沿った厚さとを、ほぼ等しくすると、第２接続可能面１５ｂ及び第３接続可能面１８ａのそれぞれの高さ位置を、互いに揃えることができる。第２接続可能面１５ｂ及び第３接続可能面１８ａのそれぞれの高さ位置が揃うと、第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれの接続工程を、さらに容易化できる。また、第１端子１６及び第２端子１９のそれぞれの形成又は接続工程についても、さらに容易化できる。
さらに、熱電素子１ａでは、ギャップ部１３ａが、例えば、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、第２基板２２、第１封止部材２３、及び第２封止部材２４のそれぞれによって区画される。
このため、ギャップ部１３ａは、第２電極部１２及び第１導電部１４のそれぞれが設けられた第１基板２１と、第１電極部１１及び第２導電部１７のそれぞれが設けられた第２基板２２と、を用意し、これらの第１基板２１と第２基板２２との間に、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれを設けるだけで得ることもできる。このため、中間部１３を設けるためのギャップ部１３ａの形成も容易化できる。したがって、熱電素子１ａによれば、形成しやすい中間部１３を得ることができる。
以下、第１実施形態に係る熱電素子１ａ及び発電装置１００の構成を、さらに詳細に説明する。
＜＜第１電極部１１及び第２電極部１２＞＞
第１電極部１１及び第２電極部１２それぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１ｎｍ以上１μｍ以下である。より好ましくは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第１電極部１１と第２電極部１２との間の第１方向Ｚに沿った距離（電極間ギャップ）は、例えば、１０μｍ以下の有限値である。より好ましくは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
第１電極部１１及び第２電極部１２それぞれの第１方向Ｚに沿った厚さ、並びに電極間ギャップのそれぞれを、上記範囲内に設定することにより、例えば、熱電素子１ａの第１方向Ｚに沿った厚さを薄くできる。これは、例えば、複数の熱電素子１ａを、第１方向Ｚに沿ってスタックさせる場合に有効である。また、電極間ギャップを、上記範囲内に設定することにより、電子を効率良く放出させることが可能になるとともに、電子を第２電極部（カソード）１２から第１電極部（アノード）１１へ、効率よく移動させることも可能となる。
第１電極部１１の材料、及び第２電極部１２の材料は、例えば、以下に示す金属から選ぶことができる。
白金（Ｐｔ）
タングステン（Ｗ）
アルミニウム（Ａｌ）
チタン（Ｔｉ）
ニオブ（Ｎｂ）
モリブデン（Ｍｏ）
タンタル（Ｔａ）
レニウム（Ｒｅ）
熱電素子１ａでは、第１電極部１１と第２電極部１２との間に仕事関数差が生じればよい。したがって、第１電極部１１及び第２電極部１２の材料には、上記以外の金属を選ぶことが可能である。第１電極部１１及び第２電極部１２の材料として、金属の他、合金、金属間化合物、及び金属化合物を選ぶことも可能である。金属化合物は、金属元素と非金属元素とが化合したものである。このような金属化合物の例としては、例えば六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）を挙げることができる。
第１電極部１１及び第２電極部１２の材料として、非金属導電物を選ぶことも可能である。非金属導電物の例としては、シリコン（Ｓｉ：例えばｐ型Ｓｉ、あるいはｎ型Ｓｉ）、及びグラフェン等のカーボン系材料等を挙げることができる。
第１電極部１１又は第２電極部１２の材料として、高融点金属（refractory metal）以外の材料を選ぶと、以下に説明される利点を、さらに得ることができる。本明細書において、高融点金属は、例えば、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅとする。第１電極部（アノード）１１に、例えばＰｔを用いた場合、第２電極部（カソード）１２には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＬａＢ6の少なくとも１つを用いることが好ましい。
Ａｌ及びＴｉの融点は、上記高融点金属より低い。したがって、Ａｌ及びＴｉからは、上記高融点金属に比較して、加工しやすい、という利点を得ることができる。
Ｓｉは、上記高融点金属に比較して、その形成が、さらに容易である。したがって、Ｓｉからは、上記加工のしやすさに加え、熱電素子１ａの生産性がより向上する、という利点を、さらに得ることができる。
ＬａＢ6の融点は、Ｔｉ及びＮｂより高い。しかし、ＬａＢ6の融点は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅより低い。ＬａＢ6は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅに比較して加工しやすい。しかも、ＬａＢ6の仕事関数は、約２．５～２．７ｅＶである。ＬａＢ6は、上記高融点金属に比較して電子を放出させやすい。したがって、ＬａＢ6からは、熱電素子１ａの発電効率の更なる向上が可能、という利点を、さらに得ることができる。
なお、第１電極部１１及び第２電極部１２のそれぞれの構造は、上記材料を含む単層構造の他、上記材料を含む積層構造とされてもよい。
＜＜中間部１３＞＞
図３（ａ）は、中間部の一例を示す模式断面図である。
図３（ａ）に示すように、中間部１３は、例えば、複数のナノ粒子１３１と、溶媒１３２と、を含む。複数のナノ粒子１３１は、溶媒１３２内に分散されている。中間部１３は、例えば、ナノ粒子１３１が分散された溶媒１３２を、ギャップ部１３ａ内に充填することで得られる。
ナノ粒子１３１は、例えば導電物を含む。ナノ粒子１３１の仕事関数の値は、例えば、第１電極部１１の仕事関数の値と、第２電極部１２の仕事関数の値との間にある。例えば、ナノ粒子１３１の仕事関数の値は、３．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の範囲とされる。これにより、第１電極部１１と第２電極部１２との間に放出された電子ｅを、ナノ粒子１３１を介して、例えば、第２電極部（カソード）１２から第１電極部（アノード）１１へと移動させることができる。これにより、中間部１３内にナノ粒子１３１がない場合に比較して、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。
ナノ粒子１３１の材料の例としては、金及び銀の少なくとも１つを選ぶことができる。なお、ナノ粒子１３１の仕事関数の値は、第１電極部１１の仕事関数の値と、第２電極部１２の仕事関数の値との間にあればよい。したがって、ナノ粒子１３１の材料には、金及び銀以外の導電性材料を選ぶことも可能である。
ナノ粒子１３１の粒子径は、例えば、電極間ギャップの１／１０以下の有限値とされる。具体的には、ナノ粒子１３１の粒子径は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、ナノ粒子１３１は、例えば、平均粒径（例えばＤ５０）３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有してもよい。平均粒径は、例えば粒度分布計測器を用いることで、測定することができる。粒度分布計測器としては、例えば、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布計測器（例えばMicrotracBEL製Nanotrac WaveII-EX150等）を用いればよい。ナノ粒子１３１の粒子径を、例えば、電極間ギャップの１／１０以下とすると、ギャップ部１３ａ内に、ナノ粒子１３１を含む中間部１３を形成しやすくなる。これにより、熱電素子１ａの生産に際し、作業性を向上させることもできる。
ナノ粒子１３１は、その表面に、例えば絶縁膜１３１ａを有する。絶縁膜１３１ａの材料の例としては、絶縁性金属化合物及び絶縁性有機化合物の少なくとも１つを選ぶことができる。絶縁性金属化合物の例としては、例えば、シリコン酸化物及びアルミナ等を挙げることができる。絶縁性有機化合物の例としては、アルカンチオール（例えばドデカンチオール）等を挙げることができる。絶縁膜１３１ａの厚さは、例えば２０ｎｍ以下の有限値である。このような絶縁膜１３１ａをナノ粒子１３１の表面に設けておくと、電子ｅは、例えば、第２電極部（カソード）１２と１ナノ粒子１３１との間、並びにナノ粒子１３１と第１電極部（アノード）１１との間を、トンネル効果を利用して移動できる。このため、例えば、熱電素子１ａの発電効率の向上が期待できる。
溶媒１３２には、例えば、沸点が６０℃以上の液体を用いることができる。このため、室温（例えば１５℃～３５℃）以上の環境下において、熱電素子１ａを用いた場合であっても、溶媒１３２の気化を抑制することができる。これにより、溶媒１３２の気化に伴う熱電素子１ａの劣化を抑制することができる。液体の例としては、有機溶媒及び水の少なくとも１つを選ぶことができる。有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、トルエン、キシレン、テトラデカン、及びアルカンチオール等を挙げることができる。
溶媒１３２は、電気的抵抗値が高く、絶縁性である液体がよい。これにより、例えば、第１スリット２５及び第２スリット２６のそれぞれの中に、溶媒１３２を充填するだけで、第１電極部１１と第２導電部１７との電気的な絶縁、及び第２電極部１２と第１導電部１７との電気的な絶縁のそれぞれを、実現することができる。
図３（ｂ）は、中間部の他の例を示す模式断面図である。
図３（ｂ）に示すように、中間部１３は、溶媒１３２を含まず、ナノ粒子１３１のみを含むようにしてもよい。
中間部１３が、ナノ粒子１３１のみを含むことで、例えば、熱電素子１ａを、高温の環境下に用いる場合であっても、溶媒１３２の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温の環境下における熱電素子１ａの劣化を抑制することが可能となる。
＜＜第１導電部１４及び第２導電部１７＞＞
第１導電部１４は、第１基板２１上に、第１スリット２５を挟んで第２方向Ｘに第２電極部１２から離間して設けられている。同様に、第２導電部１７は、第１基板２１上に、第２スリット２６を挟んで第２方向Ｘに第１電極部１１から離間して設けられている。
このように、第１スリット２５及び第２スリット２６を、それぞれ、第１導電部１４と第２電極部１２との間、並びに第２導電部１７と第１電極部１１との間に設ける。これにより、第１スリット２５及び第２スリット２６のそれぞれの中に、例えば、絶縁性の溶媒１３２を充填することで、第１導電部１４と第２電極部１２との間、並びに第２導電部１７と第１電極部１１との間を、簡単に電気的に絶縁することができる。したがって、熱電素子１ａの生産性を、さらに向上させることが可能となる。
第１導電部１４は、第２電極部１２と同じ導電性材料を含むことが好ましい。例えば、第２電極部１２がＷを含む導電性材料であれば、第１導電部１４もＷを含む導電性材料とする。第１導電部１４が第２電極部１２と同じ導電性材料を含むと、例えば、第１導電部１４及び第２電極部１２のそれぞれを、第１基板２１上に同時に形成できる。
同様に、第２導電部１７は、第１電極部１１と同じ導電性材料を含むことが好ましい。例えば、第１電極部１１がＰｔを含む導電性材料であれば、第２導電部１７もＰｔを含む導電性材料とする。これにより、第２導電部１７及び第１電極部１２のそれぞれを、第２基板２２上に同時に形成できる。
このように、第１導電部１４の形成工程と第２電極部１２の形成工程との併合が可能、並びに第２導電部１７の形成工程と第１電極部１１の形成工程との併合が可能となることで、熱電素子１ａの生産性を、さらに向上させることも可能となる。
第１導電部１４の第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば、第２電極部１２の第１方向Ｚに沿った厚さと等しいことが好ましい。これにより、第１導電部１４及び第２電極部１２のそれぞれを備えた第１基板２１を、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれに固定する際、第１基板２１が傾きにくくなる。このため、熱電素子１ａの組み立て性を、良好とすることもできる。
同様に、第２導電部１７の第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば、第１電極部１１の第１方向Ｚに沿った厚さと等しいことが好ましい。これにより、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれを、第２導電部１７及び第１電極部１１のそれぞれを備えた第２基板２２に形成又は固定する際、第１導電性支持部１５の形成位置又は固定位置の高さと、第２導電性支持部１８の形成位置又は固定位置の高さとを等しくできる。したがって、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれの形成の容易化、又は熱電素子１ａの組み立て性についても、良好とすることができる。
＜＜第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８＞＞
第１導電性支持部１５は、例えば、第２導電性支持部１８と同じ導電性材料を含むことが好ましい。これにより、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８を、それぞれ第１電極部１１及び第２導電部１７上に同時に形成できる。したがって、熱電素子１ａの生産性を、さらに向上させることが可能となる。
第１導電性支持部１５の第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば、第２導電性支持部１８の第１方向Ｚに沿った厚さと等しいことが好ましい。これにより、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれの第１方向Ｚの高さを等しくすることが可能となる。したがって、例えば、第１導電部１４及び第２電極部１２のそれぞれを備えた第２基板２２を、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれに固定する際、第２基板２２が傾きにくくなる。したがって、熱電素子１ａの組み立て性を、良好とすることができる。
第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれは、例えば、熱電素子１ａの第１側面３１から第２側面３２にかけて第３方向Ｙに延びる形状を有することが好ましい。これにより、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれを、第２導電部１７及び第１電極部１１のそれぞれを備えた第２基板２２に形成又は固定するだけで、ギャップ部１３ａの第３方向Ｙに沿った部分を区画することができる。中間部１３は、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれと第３方向Ｙに沿って接する。これにより、中間部１３を、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれによって支持することができる。したがって、熱電素子１ａの生産性を、さらに向上させることができる。
熱電素子１ａでは、電極間ギャップの第１方向Ｚに沿った距離を、例えば、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれの第１方向に沿った厚さによって規定することもできる。このため、電極間ギャップの設計等における自由度を高めることが可能となる。また、電極間ギャップの第１方向Ｚに沿った距離を、例えば、球状ナノビーズを用いて規定する場合に比較して、電極間ギャップのバラツキ（生産される複数の熱電素子１ａ）を抑制しやすくなる。したがって、生産される複数の熱電素子１ａのそれぞれにおいて、電気エネルギーの発生量のバラツキを小さくすることも可能となる。また、熱電素子１ａでは、中間部１３内に、電極間ギャップを規定する球状ナノビーズを設ける必要もない。中間部１３内に設けられた球状ナノビーズは、例えば電気エネルギーの発生を阻害する可能性がある。したがって、中間部１３内に球状ナノビーズを必要としない熱電素子１ａによれば、電気エネルギーの発生量の向上、及び電気エネルギーの発生効率の向上のそれぞれを、さらに促進することも可能である。
第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれの材料としては、例えば、アノードとして機能する電極部（仕事関数が大きい電極部：例えば第１電極部１１）の仕事関数以下、カソードとして機能する電極部（仕事関数が小さい電極部：例えば第２電極部１２）以上である導電物を選べばよい。
＜＜第１基板２１及び第２基板２２＞＞
第１基板２１及び第２基板２２のそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１０μｍ以上２ｍｍ以下である。第１基板２１及び第２基板２２のそれぞれの材料としては、絶縁性の材料を選ぶことができる。絶縁性の材料の例としては、シリコン、石英、ガラス、及び絶縁性樹脂等を挙げることができる。
第１基板２１及び第２基板２２のそれぞれは、薄板状であっても、フレキシブルなフィルム状であってもよい。例えば、第１基板２１又は第２基板２２を、フレキシブルなフィルム状とする場合には、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、及びポリイミド等を用いることができる。
第１基板２１の第２方向Ｘに沿った幅Ｗｘ２１は、例えば、第２基板２２の第２方向Ｘに沿った幅Ｗｘ２２よりも狭い。これにより、例えば、第１導電部１４が第２接続可能面１５ｂの一部と接し、第２電極部１２が第３接続可能面１８ａの一部と接するようにするだけで、第２接続可能面１５ｂの他の一部、及び第３接続可能面１８ａの他の一部のそれぞれを、熱電素子１ａの外側に、簡単に露出させることもできる。したがって、熱電素子１ａの生産性を高めることが可能である。
第１基板２１及び第２基板２２と間には、第１電極部１１、第２電極部１２、及び中間部１３のそれぞれが挟まれる。このため、第１基板２１及び第２基板２２を備えることで、第１電極部１１、第２電極部１２、及び中間部１３のそれぞれの、外力や環境変化に伴った劣化や変形を抑制することもできる。したがって、熱電素子１ａの耐久性を高めることが可能である。
＜＜第１配線１０１及び第２配線１０２＞＞
第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれには、導電性を有する材料が用いられる。第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれの材料の例としては、ニッケル、銅、銀、金、タングステン、及びチタンを挙げることができる。第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれの構造は、熱電素子１ａにおいて生成された電流を負荷Ｒへ供給できる構造であれば、任意に設計することができる。
＜熱電素子１ａの動作＞
熱エネルギーが熱電素子１ａに与えられると、例えば、第２電極部（カソード）１２から中間部１３に向けて電子ｅが放出される。放出された電子ｅは、中間部１３から第１電極部（アノード）１１へと移動する（図３（ａ）又は図３（ｂ）参照）。電流は、第１電極部１１から第２電極部１２に向かって流れる。このようにして、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。
放出される電子ｅの量は、熱エネルギーに依存する他、第１電極部（アノード）１１の仕事関数と、第２電極部（カソード）１２の仕事関数との差に依存する。また、放出される電子ｅの量は、第２電極部１２の仕事関数が小さい材料ほど、多くなる傾向がある。
移動する電子ｅの量は、例えば、第１電極部１１と第２電極部１２との仕事関数差を大きくすること、及び電極間ギャップを小さくすることで増やすことができる。例えば、熱電素子１ａが発生させる電気エネルギーの量は、上記仕事関数差を大きくすること、及び上記電極間ギャップを小さくすること、の少なくともいずれか１つを考慮することで増加させることができる。
＜熱電素子１ａの製造方法＞
次に、熱電素子１ａの製造方法の一例を、説明する。
図４（ａ）～図４（ｆ）は、第１実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示す模式断面図である。図５（ａ）～図５（ｄ）は、第１実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示す模式平面図である。図４（ａ）に示す断面は、図５（ａ）中のIVＡ－IVＡ線に沿う。図４（ｂ）に示す断面は、図５（ｂ）中のIVＢ－IVＢ線に沿う。図４（ｃ）に示す断面は、図５（ｃ）中のIVＣ－IVＣ線に沿う。図４（ｅ）に示す断面は、図５（ｄ）中のIVＥ－IVＥ線に沿う。
まず、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、第２電極部１２及び第１導電部１４を、第１基板２１上に形成する。例えばスパッタリング法又は蒸着法等を用いて、真空環境下においてＰｔ等の導電物を第１基板２１上に堆積し、導電物膜を第１基板２１上に形成する。次いで、第１スリット２５を、導電物膜に形成する。これにより、第２電極部１２と、第２電極部１２と第２方向Ｘに離間した第１導電部１４のそれぞれが、第１基板２１上に形成される。第１スリット２５は、例えば集束イオンビーム法、エッチング法、及びリフトオフ法等を用いることで形成することができる。また、第２電極部１２及び第１導電部１４は、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、及びスプレイ印刷法等を用いて、常圧環境下において形成することも可能である。
次に、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、第１電極部１１及び第２導電部１７を、第２基板２２上に形成する。第１電極部１１及び第２導電部１７についても、例えば、第２電極部１２及び第１導電部１４の形成方法と同様な方法にて形成することができる。また、第２電極部１２及び第１導電部１４の形成工程、並びに第１電極部１１及び第２導電部１７の形成工程の順番は、任意である。これら２つの工程は、別々の成膜装置等を用い、パラレルに進行されてもよい。
次に、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示すように、第１導電性支持部１５を第１電極部１１上に、第１電極部１１が露出する露出面１１ａを含みつつ形成し、第２導電性支持部１８を第２導電部１７上に形成する。第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８についても、例えば、第２電極部１２及び第１導電部１４の形成方法と同様な方法にて形成することができる。
例えば、導電物を、第１電極部１１、第２導電部１７電極部、及び第２基板２２のそれぞれの上に堆積し、導電物膜を、第１電極部１１、第２導電部１７電極部、及び第２基板２２のそれぞれの上に形成する。次いで、第３スリット２７を、導電物膜に、第１電極部１１及び第２スリット２６のそれぞれが露出されるように形成する。第３スリット２７は、第１側面３１から第２側面３２にかけて第３方向Ｙに沿って延びる（第１側面３１及び第２側面３２：図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。これにより、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８のそれぞれが、第１電極部１１、及び第２導電部１７上に、同時に形成することができる。導電物膜の形成には、例えば、スパッタリング法又は蒸着法等を用いることができる。第３スリット２７の形成には、例えば、集束イオンビーム法、エッチング法、及びリフトオフ法等を用いることができる。また、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８の形成には、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット法、及びスプレイ印刷法等を用いることもできる。
次に、図４（ｄ）に示すように、第２電極部１２を第１電極部１１の露出面１１ａと対向させ、第１導電部１４を第１導電性支持部１５に接合し、第２電極部１２を第２導電性支持部１８に接合する。これにより、ギャップ部１３ａが得られる。図４（ｄ）で示す段階では、ギャップ部１３ａは、例えば、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、及び第２基板２２のそれぞれによって囲まれている。図４（ｄ）で示す段階では、ギャップ部１３ａは、例えば、第１側面３１及び第２側面３２のそれぞれにおいて、開放されている（第１側面３１及び第２側面３２：図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。
次に、図４（ｅ）に示すように、ナノ粒子を含む中間部１３を、ギャップ部１３ａ内に形成する。中間部１３は、例えば、ナノ粒子が分散された溶媒１３２を、開放された第１側面３１及び第２側面３２の少なくとも１つから、ギャップ部１３ａ内へ注入することで形成することができる。溶媒１３２は、例えば、毛細管現象（毛細管力）によってギャップ部１３ａ内に保持される。
次に、図４（ｆ）及び図５（ｄ）に示すように、第１封止部材２３及び第２封止部材２４のそれぞれを、第１側面３１及び第２側面３２上に形成する。第１封止部材２３は、第１側面３１上において、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、及び第２基板２２のそれぞれと接合される。第２封止部材２４は、第２側面３２上において、第１電極部１１、第２電極部１２、第１導電部１４、第１導電性支持部１５、第２導電部１７、第２導電性支持部１８、第１基板２１、及び第２基板２２のそれぞれと接合される。これにより、ギャップ部１３ａは密閉され、例えば、中間部１３が含む溶媒１３２の漏れ等が、より確実に抑制される。
次に、同じく図４（ｆ）及び図５（ｄ）に示すように、第１端子１６を第２接続可能面１５ｂ上に形成し、第２端子１９を第３接続可能面１８ａ上に形成する。第１端子１６及び第２端子１９のそれぞれは、例えば、熱電素子１ａの上側ＵＳに形成することができる。
例えば、第２接続可能面１５ｂ及び第３接続可能面１８ａのそれぞれに対して外観検査を行う場合には、外観検査装置のセンサ部を、熱電素子１ａの上側ＵＳに位置させればよい。
第１端子１６及び第２端子１９等の導通検査を行う場合には、導通検査装置の探針部を、熱電素子１ａの上側ＵＳに位置させればよい。
第１実施形態に係る熱電素子１ａは、例えば、上述したような製造方法によって製造することができる。
なお、発電装置１００を得るには、例えば、第１配線１０１を第１端子１６に接続し、第２配線１０２を第２端子１９に接続すればよい。発電装置１００を使用する際には、第１配線１０１と第２配線１０２との間に、負荷Ｒを接続すればよい。
このように、第１実施形態によれば、熱電素子への電気的配線の接続や、熱電素子の検査を容易化することが可能な熱電素子、発電装置、及び熱電素子の製造方法を提供できる。
（第２実施形態）
＜熱電素子１ｂ＞
図６（ａ）は、第２実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図である。図６（ｂ）は、第２実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。図６（ｂ）に示す断面は、図６（ａ）中のVIＢ－VIＢ線に沿う。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第２実施形態に係る熱電素子１ｂが、第１実施形態に係る熱電素子１ａと異なるところは、例えば、第１基板２１が第１充填孔４１及び第２充填孔４２のそれぞれを有し、第３封止部材４３と、第４封止部材４４と、を、さらに含むことである。
第１充填孔４１は、第１基板２１を貫通し、例えば、第１スリット２５を介してギャップ部１３ａに達する。第２充填孔４２は、第１基板２１及び第２電極部１２を貫通し、ギャップ部１３ａに達する（断面は省略されている）。
第３封止部材４３は、第１充填孔４１の中から第１基板２１の表面上にかけて設けられている。第４封止部材４４は、第２充填孔４２の中から第１基板２１の表面上にかけて設けられている。ギャップ部１３ａは、第３封止部材４３及び第４封止部材４４のそれぞれによって密閉される。第３封止部材４３及び第４封止部材４４のそれぞれには、例えば、絶縁性樹脂が用いることができる。絶縁性樹脂の例としては、フッ素系樹脂を挙げることができる。
第１充填孔４１及び第２充填孔４２のそれぞれは、例えば、ナノ粒子１３１が分散された溶媒１３２をギャップ部１３ａ内に充填するとき、又はナノ粒子１３１をギャップ部１３ａ内に充填するときに、使用される。
充填方法としては、例えば、第１充填孔４１から溶媒１３２、又はナノ粒子１３１を充填しつつ、第２充填孔４２から吸引（例えば真空引き）する。これにより、溶媒１３２、又はナノ粒子１３１を、ギャップ部１３ａ内に、より隙間なく充填することができる。このため、ギャップ部１３ａ内において、溶媒１３２の充填効率、又はナノ粒子１３１の充填効率を高めることができる。したがって、熱電素子１ｂによれば、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。
充填後、第１充填孔４１を第３封止部材４３で封止し、第２充填孔４２を第４封止部材４４で封止する。
熱電素子１ｂのように、第１充填孔４１及び第２充填孔４２のそれぞれを、例えば、第１基板２１に設けるようにしてもよい。なお、充填孔の数は、２つに限られることはなく、任意である。また、充填孔を設ける箇所は、第１基板２１に限らず、第２基板２２であってもよいし、第１導電性支持部１５及び第２導電性支持部１８の少なくとも１つであってもよい。
（第３実施形態）
＜熱電素子１ｃ＞
図７（ａ）は、第３実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図である。図７（ｂ）は、第３実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。図７（ｂ）に示す断面は、図７（ａ）中のVIIＢ－VIIＢ線に沿う。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第３実施形態に係る熱電素子１ｃが、第１実施形態に係る熱電素子１ａと異なるところは、第１端子１６及び第２端子１９のそれぞれが、例えば、第２方向Ｘに沿って第２基板２２の外側へ引き出されていること、である。
熱電素子１ｃのように、第１端子１６及び第２端子１９のそれぞれは、第２基板２２の外側へ引き出すことも可能である。第１端子１６及び第２端子１９のそれぞれを引き出すと、第１端子１６と第１配線１０１との電気的接続箇所から、第２端子１９と第２配線１０２との電気的接続箇所までの距離を大きく設定することが可能となる。このため、例えば、第１端子１６と第１配線１０１との接続、並びに第２端子１９と第２配線１０２との接続を、より容易化することが可能となる。したがって、例えば、発電装置１００の組み立て性が、さらに良好となる、という利点を得ることができる。
また、第１端子１６を第１導電部１４から離し、第２端子１９を第２電極部１２から離すことも可能である。この場合、第５封止部材４５を、第２接続可能面１５ｂ、第１導電部１４、及び第１基板２１それぞれの上に、第３方向Ｙに沿って設けることも可能である。同様に、第６封止部材４６を、第３接続可能面１８ａ、第２電極部１２、及び第１基板２１のそれぞれの上に、第３方向Ｙに沿って設けることも可能である。
熱電素子１ｃのように、第５封止部材４５及び第６封止部材４６のそれぞれを、さらに備えることで、例えば、ギャップ部１３ａの密閉性を、さらに高めることができる、という利点を得ることができる。
なお、第３実施形態は、第２実施形態と組み合わせることも可能である。
（第４実施形態）
＜熱電素子１ｄ＞
図８（ａ）は、第４実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式平面図である。図８（ｂ）は、第４実施形態に係る熱電素子の一例を示す模式断面図である。図８（ｂ）に示す断面は、図８（ａ）中のVIIIＢ－VIIIＢ線に沿う。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第４実施形態に係る熱電素子１ｄが、第３実施形態に係る熱電素子１ｃと異なるところは、第１導電部１４及び第２導電部１７のそれぞれが省略されていること、である。
熱電素子１ｄのように、第１導電部１４及び第２導電部１７のそれぞれは、省略することが可能である。この場合、第１導電性支持部１５は、第２接続可能面１５ｂの一部を介して第１基板２１と対向、例えば接し、第２導電性支持部１８は、第４接続可能面１８ｂを介して第２基板２２と対向、例えば接する。また、第１導電性支持部１５は、第１スリット２５を挟んで第２方向Ｘに第２電極部１２から離間し、第２導電性支持部１８は、第２スリット２６を挟んで第２方向Ｘに第１電極部１１から離間する。
また、熱電素子１ｄでは、図８（ｂ）に示すように、第２接続可能面１５ｂの第１方向Ｚにおける高さ位置は、第３接続可能面１８ａの第１方向Ｚにおける高さ位置と変わることがある。しかし、第２接続可能面１５ｂの高さ位置と第３接続可能面１８ａの高さ位置との間には差が生じていてもよい。また、第１実施形態において説明したように、第１電極部１１及び第２電極部１２それぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１ｎｍ以上１μｍ以下である。より好ましくは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。したがって、第１電極部１１及び第２電極部１２それぞれの第１方向Ｚに沿った厚さを、上記範囲内とすることで、高さ位置の差は、例えば１μｍ以下に抑制することが可能である。
なお、第４実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態の少なくとも１つと組み合わせることも可能である。
（第５実施形態）
＜電子機器＞
実施形態のそれぞれにおいて説明した熱電素子及び発電装置は、例えば電子機器に搭載することが可能である。以下、電子機器の実施形態のいくつかを説明する。
図９（ａ）～図９（ｄ）は、熱電素子を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。図９（ｅ）～図９（ｈ）は、熱電素子を含む発電装置を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。
図９（ａ）に示すように、電子機器（エレクトリックプロダクト）５００は、電子部品（エレクトロニックコンポーネント）５０１と、主電源５０２と、補助電源５０３と、を備えている。電子機器５００及び電子部品５０１のそれぞれは、電気的な機器(エレクトリカルデバイス)である。
電子部品５０１は、主電源５０２を電源に用いて駆動される。電子部品５０１の例としては、例えば、ＣＰＵ、モーター、センサ端末、及び照明等を挙げることができる。電子部品５０１が、例えばＣＰＵである場合、電子機器５００には、内蔵されたマスター（ＣＰＵ）によって制御可能な電子機器が含まれる。電子部品５０１が、例えば、モーター、センサ端末、及び照明等の少なくとも１つを含む場合、電子機器５００には、外部にあるマスター、あるいは人によって制御可能な電子機器が含まれる。
主電源５０２は、例えば電池である。電池には、充電可能な電池も含まれる。主電源５０２のプラス端子（＋）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。主電源５０２のマイナス端子（－）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。
補助電源５０３は、熱電素子である。熱電素子は、実施形態のそれぞれにおいて説明した熱電素子１ａ～１ｄの少なくとも１つを含む。以下、熱電素子１ａ～１ｄを総称して、熱電素子１という。熱電素子１のアノード（例えば第１電極部１１）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）、又は主電源５０２のマイナス端子（－）、又はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）とマイナス端子（－）とを接続する配線と、電気的に接続される。熱電素子１のカソード（例えば第２電極部１２）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）、又は主電源５０２のプラス端子（＋）、又はＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）とプラス端子（＋）とを接続する配線と、電気的に接続される。電子機器５００において、補助電源５０３は、例えば主電源５０２と併用され、主電源５０２をアシストするための電源や、主電源５０２の容量が切れた場合、主電源５０２をバックアップするための電源として使うことができる。主電源５０２が充電可能な電池である場合には、補助電源５０３は、さらに、電池を充電するための電源としても使うことができる。
図９（ｂ）に示すように、主電源５０２は、熱電素子１とされてもよい。熱電素子１のアノードは、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。熱電素子１のカソードは、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。図９（ｂ）に示す電子機器５００は、主電源５０２として使用される熱電素子１と、熱電素子１を用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を備えている。熱電素子１は、独立した電源（例えばオフグリッド電源）である。このため、電子機器５００は、例えば自立型（スタンドアローン型）にできる。しかも、熱電素子１は、環境発電型（エナジーハーベスト型）である。図９（ｂ）に示す電子機器５００は、電池の交換が不要である。
図９（ｃ）に示すように、電子部品５０１が熱電素子１を備えていてもよい。熱電素子１のアノードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＧＮＤ配線と電気的に接続される。熱電素子１のカソードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＶｃｃ配線と電気的に接続される。この場合、熱電素子１は、電子部品５０１の、例えば補助電源５０３として使うことができる。
図９（ｄ）に示すように、電子部品５０１が熱電素子１を備えている場合、熱電素子１は、電子部品５０１の、例えば主電源５０２として使うことができる。
図９（ｅ）～図９（ｈ）のそれぞれに示すように、電子機器５００は、発電装置１００を備えていてもよい。発電装置１００は、電気エネルギーの源として熱電素子１を含む。
図９（ｄ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源５０２として使用される熱電素子１を備えている。同様に、図９（ｈ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源として使用される発電装置１００を備えている。これらの実施形態では、電子部品５０１が、独立した電源を持つ。このため、電子部品５０１を、例えば自立型とすることができる。自立型の電子部品５０１は、例えば、複数の電子部品を含み、かつ、少なくとも１つの電子部品が別の電子部品と離れているような電子機器に有効に用いることができる。そのような電子機器５００の例は、センサである。センサは、センサ端末（スレーブ）と、センサ端末から離れたコントローラ（マスター）と、を備えている。センサ端末及びコントローラのそれぞれは、電子部品５０１である。センサ端末が、熱電素子１又は発電装置１００を備えていれば、自立型のセンサ端末となり、有線での電力供給の必要がない。熱電素子１又は発電装置１００は環境発電型であるので、電池の交換も不要である。センサ端末は、電子機器５００の１つと見なすこともできる。電子機器５００と見なされるセンサ端末には、センサのセンサ端末に加えて、例えば、ＩｏＴワイヤレスタグ等が、さらに含まれる。
図９（ａ）～図９（ｈ）のそれぞれに示した実施形態において共通することは、電子機器５００は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子１と、熱電素子１を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を含むことである。
電子機器５００は、独立した電源を備えた自律型（オートノマス型）であってもよい。自律型の電子機器の例は、例えばロボット等を挙げることができる。さらに、熱電素子１又は発電装置１００を備えた電子部品５０１は、独立した電源を備えた自律型であってもよい。自律型の電子部品の例は、例えば可動センサ端末等を挙げることができる。
以上、この発明の実施形態のいくつかを説明したが、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。例えば、これらの実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、この発明は、上記いくつかの実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記いくつかの実施形態のそれぞれは、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この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、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。
１ａ～１ｄ：熱電素子、
１１：第１電極部、
１１ａ：露出面、
１２：第２電極部、
１３：中間部、
１３ａ：ギャップ部、
１３１：ナノ粒子、
１３１ａ：絶縁膜、
１３２：溶媒、
１４：第１導電部、
１５：第１導電性支持部、
１５ａ：第１接続可能面、
１５ｂ：第２接続可能面、
１６：第１端子、
１６ａ：第１接続ノード、
１７：第２導電部、
１８：第２導電性支持部、
１８ａ：第３接続可能面、
１８ｂ：第４接続可能面、
１９：第２端子、
１９ａ：第２接続ノード、
２１：第１基板、
２２：第２基板、
２３：第１封止部材、
２４：第２封止部材、
２５：第１スリット、
２６：第２スリット、
２７：第３スリット、
３１：第１側面、
３２：第２側面、
４１：第１充填孔、
４２：第２充填孔、
４３：第３封止部材、
４４：第４封止部材、
４５：第５封止部材、
４６：第６封止部材、
１００：発電装置、
１０１：第１配線、
１０２：第２配線、
５００：電子機器、
５０１：電子部品、
５０２：主電源、
５０３：補助電源、
ＵＳ：上側、
ＬＳ：下側、
Ｒ ：負荷、
Ｗｘ２１：第１基板２１の第２方向Ｘに沿った幅、
Ｗｘ２２：第２基板２２の第２方向Ｘに沿った幅、
Ｘ：第２方向、
Ｙ：第３方向、
Ｚ：第１方向、
Ｖｃｃ：Ｖｃｃ端子、
ＧＮＤ：ＧＮＤ端子、
＋：プラス端子、
－：マイナス端子、
ｅ：電子

Claims (14)

  1. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、
    第１電極部と、
    前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
    前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、
    前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、
    第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、
    第１基板と、
    を備え、
    前記第１導電部及び前記第２電極部のそれぞれは、前記第１基板上に設けられ、
    前記第１導電部は、前記第２電極部と同じ導電性材料を含むこと
    を特徴とする熱電素子。
  2. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、
    第１電極部と、
    前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
    前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、
    前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、
    第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、
    前記第２接続可能面の他の一部と電気的に接続された第１端子と、
    を備えること
    を特徴とする熱電素子。
  3. 前記第２接続可能面の他の一部と電気的に接続された第１端子、
    を、さらに備えること
    を特徴とする請求項１記載の熱電素子。
  4. 前記第２電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第１電極部と前記第２方向に離間して対向し、前記第１電極部と電気的に絶縁された第２導電部と、
    第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第２導電部と接し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、
    を、さらに備えること
    を特徴とする請求項１又は２に記載の熱電素子。
  5. 第２基板、
    を、さらに備え、
    前記第２導電部及び前記第１電極部のそれぞれは、前記第２基板上に設けられ、
    前記第２導電部は、前記第１電極部と同じ導電性材料を含むこと
    を特徴とする請求項４記載の熱電素子。
  6. 前記第２導電性支持部は、前記第１導電性支持部と同じ導電性材料を含むこと
    を特徴とする請求項４又は５に記載の熱電素子。
  7. 前記第１導電性支持部は、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれと交差する第３方向に沿って延び、
    前記第２導電性支持部は、前記第３方向に沿って延び、
    前記中間部は、前記第１導電性支持部及び前記第２導電性支持部のそれぞれと接すること
    を特徴とする請求項４～６のいずれか１項に記載の熱電素子。
  8. 前記第２接続可能面の他の一部と電気的に接続された第１端子と、
    前記第３接続可能面の他の一部と電気的に接続された第２端子と、
    を、さらに備えること
    を特徴とする請求項４～７のいずれか１項に記載の熱電素子。
  9. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備えた発電装置であって、
    前記熱電素子は、
    第１電極部と、
    前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
    前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、
    前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、
    第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、
    第１基板と、
    を備え、
    前記第１導電部及び前記第２電極部のそれぞれは、前記第１基板上に設けられ、
    前記第１導電部は、前記第２電極部と同じ導電性材料を含むこと
    を特徴とする発電装置。
  10. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、
    前記熱電素子は、
    第１電極部と、
    前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
    前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられた、ナノ粒子を含む中間部と、
    前記第１電極部と前記第１方向に離間して対向し、前記第２電極部と前記第１方向と交差する第２方向に離間して対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電部と、
    第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第１導電部と接し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、
    第１基板と、
    を備え、
    前記第１導電部及び前記第２電極部のそれぞれは、前記第１基板上に設けられ、
    前記第１導電部は、前記第２電極部と同じ導電性材料を含むこと
    を特徴とする電子機器。
  11. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の製造方法であって、
    第１電極部、及び前記第１電極部と離間した第１導電部を、第１基板上に形成する工程と、
    第２電極部、及び前記第２電極部と離間した第２導電部を、第２基板上に形成する工程と、
    第１導電性支持部を前記第１電極部上に、前記第１電極部が露出する露出面を含みつつ形成し、第２導電性支持部を前記第１導電部上に形成する工程と、
    前記第２電極部を前記第１電極部の前記露出面と対向させ、前記第２導電部を前記第１導電性支持部に接合し、前記第２電極部を前記第２導電性支持部に接合する工程と、
    ナノ粒子を含む中間部を、前記第１電極部、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、前記第２導電性支持部、前記第１基板、及び前記第２基板のそれぞれによって囲まれたギャップ部内に形成する工程と、
    を備えること
    を特徴とする熱電素子の製造方法。
  12. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、
    第１基板と、
    前記第１基板上に設けられた第１電極部と、
    前記第１基板と第１方向に離間して対向した第２基板と、
    前記第２基板上に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
    第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第２基板と対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、
    第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第１基板と対向し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、
    前記第１基板、前記第１電極部、前記第２基板、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、及び前記第２導電性支持部のそれぞれによって囲まれた、ナノ粒子を含む中間部と、
    を備えること
    を特徴とする熱電素子。
  13. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備えた発電装置であって、
    前記熱電素子は、
    第１基板と、
    前記第１基板上に設けられた第１電極部と、
    前記第１基板と第１方向に離間して対向した第２基板と、
    前記第２基板上に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
    第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面のそれぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第２基板と対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、
    第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第１基板と対向し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、
    前記第１基板、前記第１電極部、前記第２基板、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、及び前記第２導電性支持部のそれぞれによって囲まれた、ナノ粒子を含む中間部と、
    を備えること
    を特徴とする発電装置。
  14. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、
    前記熱電素子は、
    第１基板と、
    前記第１基板上に設けられた第１電極部と、
    前記第１基板と第１方向に離間して対向した第２基板と、
    前記第２基板上に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
    第１接続可能面、及び前記第１接続可能面と前記第１方向に離間した第２接続可能面の
    それぞれを含み、前記第１接続可能面を介して前記第１電極部と電気的に接続され、前記第２接続可能面の一部を介して前記第２基板と対向し、前記第２電極部と電気的に絶縁された第１導電性支持部と、
    第３接続可能面、及び前記第３接続可能面と前記第１方向に離間した第４接続可能面のそれぞれを含み、前記第３接続可能面の一部を介して前記第２電極部と電気的に接続され、前記第４接続可能面を介して前記第１基板と対向し、前記第１電極部及び前記第１導電性支持部のそれぞれと電気的に絶縁された第２導電性支持部と、
    前記第１基板、前記第１電極部、前記第２基板、前記第２電極部、前記第１導電性支持部、及び前記第２導電性支持部のそれぞれによって囲まれた、ナノ粒子を含む中間部と、
    を備えること
    を特徴とする電子機器。
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