KR101885555B1 - Thermoelectric device comprising organic-inorganic complex and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
열전 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 열전 소자의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막(first material layer), 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제2 물질막(preliminary second material layer)을 형성하는 공정을 교대로 수행하여 예비 적층 구조체(preliminary stacked structure)를 제조하는 단계, 및 상기 예비 적층 구조체를 가열하여 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막(second material layer) 및 상기 제1 물질막을 포함하는 적층 구조체를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 예비 적층 구조체의 가열 단계의 가열 시간을 조절하여, 상기 제2 물질막의 저항 값을 조절하는 것을 포함한다.A method of manufacturing a thermoelectric device is provided. The method includes the steps of: preparing a substrate; depositing a first material layer containing zinc oxide doped with aluminum on the substrate, a preliminary second material layer containing graphene oxide forming a second material layer by alternately performing a step of forming a first material layer and a second material layer on the first material layer, and forming a second material layer including reduced graphene oxide by heating the preliminary stacked structure, And forming a laminated structure including the first material film, wherein the heating time of the heating step of the pre-laminated structure is adjusted to adjust the resistance value of the second material film.
Description
본 발명은 열전 소자 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물 및 환원된 그래핀 산화물이 교대로 적층된 적층 구조체를 포함하는 열전 소자 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a thermoelectric device and a method of manufacturing the same, and relates to a thermoelectric device including a laminated structure in which aluminum-doped zinc oxide and reduced graphene oxide are alternately laminated, and a method of manufacturing the same.
열전효과는 1821년 Thomas Seebeck에 의하여 발견되었으며, 1950년대에 들어서 반도체 재료의 발견과 함께 산업에 널리 적용되고 있는 기술로 발전되어 왔다. 열전소자는 태양에너지를 이용한 발전뿐만 아니라 체열, 폐열 및 지열 등을 이용한 발전 등 응용처가 매우 다양하며, 청정에너지를 생산할 수 있는 미래 지향적인 특성을 가진 분야라 할 수 있다.The thermoelectric effect was discovered by Thomas Seebeck in 1821, and in the 1950s, with the discovery of semiconductor materials, it has been developed into a widely applied technology in industry. Thermoelectric devices are not only solar powered, but also various applications such as heat generation, waste heat, and geothermal power generation, and are future-oriented characteristics capable of producing clean energy.
구체적으로, 열전 소자를 이용한 냉각 공정은, 진동과 소음이 없고, 별도의 응축기와 냉매를 사용하지 않아, 부피가 작고, 친환경적이다. 이러한, 열전 소자의 특성을 이용하여, 무냉매 냉장고, 에어콘, 각종 마이크로 냉각 시스템 등에 열전 소자가 활용되고 있다. Specifically, the cooling process using a thermoelectric element is free from vibration and noise, does not use a separate condenser and a refrigerant, is small in volume, and is environmentally friendly. Thermoelectric elements have been utilized in non-refrigerated refrigerators, air conditioners, various micro cooling systems, and the like, by utilizing the characteristics of the thermoelectric elements.
이에 따라, 다양한 구조를 갖는 열전 소자들이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2016-0046646(출원번호 10-2014-0142839, 출원인 : 국민대학교산학협력단)에는, 길이 방향으로 관통되는 중공을 갖는 파이프형 하우징, 상기 하우징에 결합되는 열전 모듈, 및 상기 열전 모듈과 결합되는 히트 싱크를 포함하는 열전소자 모듈 장치에 관한 것으로, 열전소자의 기능을 갖는 열전판의 고온부와 저온부의 온도 차이가 확대 되어 에너지 생산 효율이 향상되는 기술이 개시되어 있다. Accordingly, thermoelectric elements having various structures are being developed. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0046646 (Application No. 10-2014-0142839, Applicant: Kookmin University) has a pipe-type housing having a hollow hole penetrating in the longitudinal direction, a thermoelectric module And a heat sink coupled to the thermoelectric module, wherein a temperature difference between a high temperature part and a low temperature part of a thermoelectric plate having a function of a thermoelectric element is enlarged to improve energy production efficiency .
이 밖에도, 열전 효율 향상을 위한 다양한 열전 소자의 제조 기술들이 연구 개발되고 있다.In addition, various thermoelectric device fabrication techniques for improving thermoelectric efficiency have been researched and developed.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고효율 및 고신뢰성의 열전 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a high-efficiency and high-reliability thermoelectric element and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 열전 특성이 향상된 열전 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a thermoelectric element with improved thermoelectric properties and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 원자층 증착법을 이용한 열전 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a thermoelectric device using atomic layer deposition.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 열전 소자의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method of manufacturing a thermoelectric element.
일 실시 예에 따르면, 상기 열전 소자의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막(first material layer), 및 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제2 물질막(preliminary second material layer)을 교대로 형성하여, 예비 적층 구조체(preliminary stacked structure)를 제조하는 단계 및 상기 예비 적층 구조체를 가열하는 방법으로, 상기 예비 제2 물질막의 그래핀 산화물을 환원하여, 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막(second materal layer) 및 상기 제1 물질막을 포함하는 적층 구조체를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 예비 적층 구조체의 가열 시간을 조절하여, 상기 제2 물질막의 저항 값을 조절하는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, a method of fabricating a thermoelectric device includes the steps of preparing a substrate, forming a first material layer comprising zinc oxide doped with aluminum and a second material layer containing graphene oxide Forming a preliminary stacked structure by alternately forming a preliminary second material layer on the first material layer to form a preliminary second material layer, To form a laminate structure comprising a second material layer containing reduced graphene oxide and a first material layer, wherein the heating time of the preliminary laminate structure is controlled, And adjusting the resistance value of the second material film.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막은, 원자층 증착법으로 형성되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the first material film may include one formed by atomic layer deposition.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막을 형성하는 단계는, 알루미늄을 포함하는 제1 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계, 산소를 포함하는 제2 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계, 아연을 포함하는 제3 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계 및 상기 제2 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계를 포함하고, 상기 예비 제2 물질막을 형성하는 단계는, 그래핀 산화물을 상기 기판상에 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of forming the first material film comprises the steps of providing a first source comprising aluminum on the substrate, providing a second source comprising oxygen on the substrate, And providing the second source on the substrate, wherein forming the preliminary second material film comprises coating a graphene oxide on the substrate .
일 실시 예에 따르면, 상기 열전 소자의 제조 방법은, 상기 예비 제2 물질막의 코팅 횟수에 따라서, 상기 적층 구조체의 열전도도 값이 조절되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of manufacturing the thermoelectric element may include adjusting the thermal conductivity value of the laminated structure depending on the number of coatings of the preliminary second material layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막과 상기 예비 제2 물질막은, 서로 다른 방법으로 형성되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the first material film and the preliminary second material film may be formed in different ways.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막의 두께는, 상기 예비 제2 물질막의 두께보다 두꺼운 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the thickness of the first material layer may be thicker than the thickness of the preliminary second material layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 열전 소자의 제조 방법은, 상기 예비 적층 구조체의 가열 시간이 120분인 경우, 상기 적층 구조체의 파워 팩터 값은 최대값을 갖는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, when the heating time of the pre-laminated structure is 120 minutes, the power factor value of the laminated structure may have a maximum value.
일 실시 예에 따르면, 상기 예비 적층 구조체는, 상기 예비 제2 물질막 상에, 추가적으로 상기 제1 물질막이 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the pre-laminate structure may further include forming the first material film on the preliminary second material film.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위해, 본 발명은 열전 소자를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a thermoelectric element.
일 실시 예에 따르면, 상기 열전 소자는, 기판 및 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하고 상기 기판 상에 배치된 제1 물질막, 및 환원된 그래핀 산화물을 포함하고 상기 제1 물질막 상에 배치된 제2 물질막을 포함하는 적층 구조체를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the thermoelectric element comprises a substrate, A first material layer comprising aluminum oxide doped zinc oxide and disposed on the substrate and a second material layer comprising reduced graphene oxide and disposed on the first material layer, have.
일 실시 예에 따르면, 상기 열전 소자는, 상기 제1 물질막의 두께에 따라서, 상기 적층 구조체의 열전도도 값을 조절하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the thermoelectric element may include adjusting the thermal conductivity value of the laminated structure depending on the thickness of the first material layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막은, 아연 산화물 및 상기 아연 산화물과 상기 기판 사이에 배치된 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the first material film may comprise zinc oxide and aluminum oxide disposed between the zinc oxide and the substrate.
일 실시 예에 따르면, 상기 알루미늄 산화물의 두께는 상기 아연 산화물의 두께보다 얇은 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the thickness of the aluminum oxide may be thinner than the thickness of the zinc oxide.
일 실시 예에 따르면, 상기 열전 소자는, 상기 제1 물질막이 복수로 제공되어, 상기 적층 구조체는 복수의 상기 제1 물질막을 포함하고, 상기 제2 물질막은, 상기 제1 물질막 사이에 제공되는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the thermoelectric element is provided with a plurality of the first material films, and the lamination structure includes a plurality of the first material films, and the second material film is provided between the first material films ≪ / RTI >
본 발명의 실시 예에 따르면, 기판 상에 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막 및 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제2 물질막이 교대로 형성되어 적층된 예비 적층 구조체가 제조될 수 있다. 상기 예비 적층 구조체를 가열하는 방법으로, 상기 예비 제2 물질막의 그래핀 산화물을 환원하여, 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막 및 상기 제1 물질막을 갖는 적층 구조체를 포함하는 열전 소자가 제조될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a preliminary laminated structure in which a first material film containing zinc oxide doped with aluminum and a preliminary second material film containing graphene oxide are alternately formed on a substrate to form a laminated structure . A method of heating the preliminary laminated structure includes a step of reducing a graphene oxide of the preliminary second material film to form a second material film containing reduced graphene oxide and a thermoelectric element including a laminate structure having the first material film .
상기 제2 물질막의 저항 값은 상기 예비 적층 구조체의 가열 시간을 조절하여 조절될 수 있다. 또한, 상기 예비 제2 물질막의 코팅 횟수를 조절하여 상기 적층 구조체의 저항 값, 투과율, 및 열전도도 값이 조절될 수 있다. 또한, 상기 제1 물질막 형성시 상기 제1 물질막의 두께를 조절하여 상기 적층 구조체의 열전도도 값이 조절될 수 있다. 이에 따라, 열전 특성이 향상된 고신뢰성의 열전 소자 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.The resistance value of the second material film can be adjusted by adjusting the heating time of the pre-laminated structure. Also, the resistance value, the transmittance, and the thermal conductivity value of the laminated structure can be adjusted by controlling the number of coatings of the preliminary second material layer. In addition, the thickness of the first material layer may be adjusted when the first material layer is formed, so that the thermal conductivity value of the layered structure may be adjusted. Accordingly, a highly reliable thermoelectric element with improved thermoelectric properties and a method of manufacturing the same can be provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열전 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 적층 구조체에 포함된 제1 물질막을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열전 소자를 가열하여 형성된 적층 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 열전 소자를 가열하여 형성된 적층 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 열전 소자를 가열하여 형성된 적층 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 적층 구조체의 가열 시간에 따라 제2 물질막의 저항 값이 변화되는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 적층 구조체의 열전도도 값을 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 적층 구조체의 열전도도 값을 측정한 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a thermoelectric device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a first material film included in the laminated structure according to the first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a laminated structure formed by heating a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a laminated structure formed by heating a thermoelectric device according to a second embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a laminated structure formed by heating a thermoelectric device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph for explaining how the resistance value of the second material film changes according to the heating time of the laminated structure formed according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing a measured value of thermal conductivity of a laminated structure according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a graph showing a measured value of thermal conductivity of the laminated structure according to the embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term "connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 명세서에서 power factor 값은, 열전 소자에서 아래의 <식 1>과 같이 정의될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 따른 열전 소자가 생산 가능한 최대 전력 밀도를 평가하는 지수로 사용된다. In this specification, the power factor value can be defined as the following
<식 1><
Power factor = α2 X σPower factor =? 2 X?
(α는 제벡 계수, σ는 전기 전도도)(? is the Seebeck coefficient,? is the electrical conductivity)
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열전 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 사시도 이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 적층 구조체에 포함된 제1 물질막을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열전 소자를 가열하여 형성된 적층 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.2 is a perspective view for explaining a thermoelectric transducer according to a first embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same, and FIG. 2 is a perspective view for explaining a thermoelectric transducer according to a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same. 3 is a view for explaining a first material layer included in the laminated structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view for explaining a laminated structure formed by heating a thermoelectric element according to the first embodiment of the present invention It is a perspective view.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 기판(100)이 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 반도체 기판일 수 있다. 또는, 이와는 달리, 상기 기판(100)은, 화합물 반도체 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 또는 금속 기판일 수 있다. 1 to 4, a
상기 기판(100) 상에 제1 물질막(120, first material layer)이 형성될 수 있다(S120). 상기 제1 물질막(120)은 제1 금속이 도핑된 제2 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 금속은 알루미늄(Al) 일 수 있고, 상기 제2 금속은 아연(Zn)일 수 있다. A
상기 제1 물질막(120)은 원자층 증착법으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 물질막(120)이 알루미늄이 도핑된 아연 산화물로 형성되는 경우, 상기 제1 물질막(120)을 형성하는 단계는, 알루미늄을 포함하는 제1 소스를 상기 기판(100) 상에 제공하는 단계, 산소를 포함하는 제2 소스를 상기 기판(100) 상에 제공하는 단계, 아연을 포함하는 제3 소스를 상기 기판(100) 상에 제공하는 단계, 및 상기 제2 소스를 상기 기판(100)상에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 소스 내지 상기 제3 소스가 제공되는 단계 사이에 퍼지(purge) 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소스는 TMA(trimethylaluminum), 상기 제2 소스는 H2O, 상기 제3 소스는 DEZ(dietylzinc) 일 수 있다.The
상기 제1 소스가 상기 기판(100) 상에 제공되는 단계, 및 상기 제2 소스가 상기 기판(100)상에 제공되는 단계는, 제1 단위 공정으로 정의될 수 있다. 상기 제3 소스가 상기 기판(100) 상에 제공되는 단계, 및 상기 제2 소스가 상기 기판(100)상에 제공되는 단계는, 제2 단위 공정으로 정의될 수 있다. 상기 제1 단위 공정 및 상기 제2 단위 공정은 반복 수행되어, 상기 제1 물질막(120)이 형성될 수 있다. 상기 제1 단위 공정의 반복 횟수 보다 상기 제2 단위 공정의 반복 횟수가 더 많을 수 있다. 또한, 상기 제1 단위 공정의 반복 횟수 대비 상기 제2 단위 공정의 반복 횟수 비율은 일정할 수 있다. 상기 제1 단위 공정의 반복 횟수 및 상기 제2 단위 공정의 반복 횟수에 따라 두께가 조절될 수 있다. 이에 따라, 후술되는 적층 구조체(202)의 열전도도가 조절될 수 있다. 상기 제1 단위 공정의 반복 횟수가 6회 이상이고, 상기 제2 단위 공정의 반복 횟수가 240회 이상인 경우, 후술되는 적층 구조체(202)의 열전도도 값이 현저하게 감소할 수 있다.The step of providing the first source on the
상기 제1 물질막(120)은, 도 3에 도시된 것과 같이, 알루미늄 산화물(122) 및 아연 산화물(124)을 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 산화물(122)은 상기 제1 단위 공정으로 형성될 수 있고, 상기 아연 산화물(124)은 상기 제2 단위 공정으로 형성될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 상기 제1 단위 공정의 반복 횟수 보다 상기 제2 단위 공정의 반복 횟수가 많은 경우, 상기 아연 산화물(124)이 상기 알루미늄 산화물(122) 보다 두꺼울 수 있다.The
상기 제1 소스 내지 상기 제3 소스를 제공하는 단계가 복수회 반복 수행되는 횟수에 따라서, 상기 제1 물질막(120)의 두께가 조절될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막(120)의 두께는 상기 예비 제2 물질막(140)의 두께보다 두꺼울 수 있다. The thickness of the
상기 제1 물질막(120) 상에 예비 제2 물질막(140, preliminary second material laeyr)이 형성될 수 있다(S130). 상기 예비 제2 물질막(140)은 그래핀 산화물을 포함할 수 있다.A preliminary
상기 예비 제2 물질막(140)은, 그래핀 산화물을 용매에 분산하여 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액을 상기 기판 상에 코팅하는 방법으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코팅 방법은, 바(bar) 코팅 또는 스핀(spin) 코팅 일 수 있다. 또는, 이와는 달리, 상기 코팅 방법은, 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 롤 프린팅(roll printing), 딥(deep) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 또는 그라비아(gravure) 코팅일 수 있다. The preliminary
상기 제1 물질막(120) 및 상기 예비 제2 물질막(140)을 형성하는 단계를 순차적으로 수행하여, 상기 제1 물질막(120) 및 상기 예비 제2 물질막(140)이 교대로 적층된 예비 적층 구조체(preliminary stacked structure, 200)가 제조될 수 있다(S140). The
상기 예비 적층 구조체(200)는 가열될 수 있다(S150). 상기 예비 적층 구조체(200)를 가열하는 방법으로, 상기 예비 제2 물질막(140)의 그래핀 산화물을 환원하여 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막(150), 및 상기 제1 물질막(120)을 포함하는 적층 구조체(first stacked structure, 202)가 형성될 수 있다. The
상기 예비 적층 구조체(200)의 가열 시간을 조절하여, 상기 제2 물질막(150)의 저항 값이 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열 단계에서, 40분, 80분, 120분, 160분 동안의 시간으로 가열한 경우, 상기 제2 물질막(150)의 저항 값은, 각각, 375 Ohm/square, 275 Ohm/square, 175 Ohm/square, 275 Ohm/square 일 수 있다. The resistance value of the
상기 적층 구조체(202)는, 상기 예비 제2 물질막(140)의 코팅 횟수에 따라서 상기 적층 구조체(202)의 저항 값, 투과율, 및 열전도도 값 중에서 적어도 어느 하나가 조절될 수 있다. 다시 말해, 상기 예비 제2 물질막(140)의 코팅 횟수가 증가할수록, 상기 적층 구조체(202)의 저항 값 및 투과율은 감소되고, 열전도도 값은 증가될 수 있다.At least one of the resistance value, the transmittance, and the thermal conductivity value of the laminated structure 202 may be adjusted according to the number of coatings of the preliminary
본 발명의 제1 실시 예에 따른 열전 소자의 제조 방법에 따르면, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막(120) 및 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제2 물질막(140)을 교대로 형성하는 공정을 수행하여 예비 적층 구조체(200)를 형성할 수 있다. 상기 예비 적층 구조체(200)를 가열하는 방법으로 상기 예비 제2 물질막(140)의 그래핀 산화물을 환원시켜 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 상기 제2 물질막(150) 및 상기 제1 물질막(120)을 포함하는 적층 구조체(202)를 형성할 수 있다. 상기 제2 물질막(150)을 형성하는 단계에서, 가열 시간을 조절하여 상기 제2물질막(150)의 저항 값이 조절될 수 있다. 이에 따라, 파워 팩터 값이 최대화된, 고효율 및 고신뢰성의 열전 소자를 제조할 수 있다. According to the method of manufacturing a thermoelectric device according to the first embodiment of the present invention, the
상술된 본 발명의 제1 실시 예와 달리, 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 상기 예비 제2 물질막 상에 상기 제1 물질막이 더 형성될 수 있다. 이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 열전 소자 및 그 제조 방법이, 도 5를 참조하여 설명된다.According to the second embodiment of the present invention, unlike the first embodiment of the present invention described above, the first material film may be further formed on the preliminary second material film. Hereinafter, a thermoelectric device and a manufacturing method thereof according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 열전 소자를 가열하여 형성된 적층 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a laminated structure formed by heating a thermoelectric device according to a second embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 상술된 제1 실시 예에 따라 상기 기판(100), 상기 제1 물질막(120), 및 상기 예비 제2 물질막(140)이 형성된다. 상기 예비 제2 물질막(140) 상에 상기 제1 물질막(120)이 더 형성된다. 상기 제1 물질막(120), 상기 예비 제2 물질막(140), 및 상기 제1 물질막(120)을 형성하는 단계를 순차적으로 수행하여, 상기 제1 물질막(120), 상기 예비 제2 물질막(140), 및 상기 제1 물질막(120)이 교대로 적층된 예비 적층 구조체(204)가 제조될 수 있다. Referring to FIG. 5, the
상기 예비 적층 구조체(204)는 가열될 수 있다. 상기 예비 적층 구조체(204)를 가열하는 방법으로, 상기 예비 제2 물질막(140)의 그래핀 산화물을 환원하여 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막(150)이 형성될 수 있다. 이후, 상기 기판(100) 상에 서로 이격되어 배치된 상기 제1 물질막(120)들, 및 상기 제1 물질막(120)들 사이에 배치된 제2 물질막(150)을 포함하는 적층 구조체(206)가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 서로 이격된 상기 제1 물질막(120)들은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 물질막(120)들은 각각 상기 예비 제2 물질막(140)보다 두께가 더 두꺼울 수 있다. The pre-laminated structure 204 can be heated. As a method of heating the preliminary laminate structure 204, a
본 발명의 제2 실시 예에 따른 열전 소자의 제조 방법에 따르면, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막(120), 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제2 물질막(140), 및 상기 제1 물질막(120)을 교대로 형성하는 공정을 수행하여 예비 적층 구조체(204)를 형성할 수 있다. 상기 예비 적층 구조체(204)를 가열하는 방법으로 상기 예비 제2 물질막(140)의 그래핀 산화물을 환원시켜 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 상기 제2 물질막(150) 및 상기 제1 물질막(120)들을 포함하는 적층 구조체(206)를 형성할 수 있다. 상기 제2 물질막(150)을 형성하는 단계에서, 가열 시간을 조절하여 상기 제2물질막(150)의 저항 값이 조절될 수 있다. 이에 따라, 파워 팩터 값이 최대화된, 고효율 및 고신뢰성의 열전 소자를 제조할 수 있다.According to the method of manufacturing a thermoelectric device according to the second embodiment of the present invention, a
상술된 본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예와 달리, 본 발명의 제3 실시 예에 따르면, 상기 예비 제2 물질막 상에 상기 제1 물질막 및 상기 예비 제2 물질막이 교대로 반복되어 더 형성될 수 있다. 이하, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 열전 소자 및 그 제조 방법이 도 6을 참조하여 설명된다.According to the third embodiment of the present invention, unlike the first and second embodiments of the present invention described above, the first material film and the preliminary second material film are alternately repeated on the preliminary second material film Can be further formed. Hereinafter, a thermoelectric device and a manufacturing method thereof according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 열전 소자를 가열하여 형성된 적층 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a laminated structure formed by heating a thermoelectric device according to a third embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상술된 제1 실시 예에 따라 상기 기판(100), 상기 제1 물질막(120), 및 상기 예비 제2 물질막(140)이 형성된다. 상기 예비 제2 물질막 (140) 상에 복수의 제1 물질막(120) 및 복수의 예비 제2 물질막(140)이 교대로 반복되어 형성된다. 상기 제1 물질막(120) 및 상기 예비 제2 물질막(140)을 교대로 형성하는 단계를 반복하여 수행하여, 상기 제1 물질막(120), 상기 예비 제2 물질막(140) 이 교대로 반복되어 적층된 예비 적층 구조체(208)가 제조될 수 있다. Referring to FIG. 6, the
상기 예비 적층 구조체(208)는 가열될 수 있다. 상기 예비 적층 구조체(208)를 가열하는 방법으로, 상기 예비 제2 물질막(140)의 그래핀 산화물을 환원하여 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막(150)이 형성될 수 있다. 이후, 상기 기판(100) 상에 상기 제1 물질막(120), 및 상기 제2 물질막(150)이 교대로 반복되어 적층된 적층 구조체(210)가 형성될 수 있다.The
일 실시 예에 따르면, 서로 이격된 상기 제1 물질막(120)들은 서로 동일한 두께를 가질 수 있고, 또한, 서로 이격된 상기 예비 제2 물질막(140)들은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 상술된 바와 같이, 상기 제1 물질막(120)의 두께가 상기 예비 제2 물질막(140)의 두께보다 두꺼운 경우, 상기 제1 물질막(120)들의 두께의 합이, 상기 예비 제2 물질막(140)들의 두께의 합보다 클 수 있다. 다시 말하면, 상기 적층 구조체(210) 전체 두께에 대한 상기 제1 물질막(120)들의 두께의 합의 비율이, 상기 예비 제2 물질막(140)들의 두께의 합의 비율보다 클 수 있다.According to one embodiment, the
본 발명의 제3 실시 예에 따른 열전 소자의 제조 방법에 따르면, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막(120) 및 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제1 물질막(120)을 교대로 형성하는 공정을 복수회 수행하여 예비 적층 구조체(208)를 형성할 수 있다. 상기 예비 적층 구조체(208)를 가열하는 방법으로 상기 예비 제2 물질막(140)의 그래핀 산화물을 환원시켜 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 상기 제2 물질막(150)들 및 상기 제1 물질막(120)들을 포함하는 적층 구조체(210)를 형성할 수 있다. 상기 제2 물질막(150)을 형성하는 단계에서, 가열 시간을 조절하여 상기 제2물질막(150)의 저항 값이 조절될 수 있다. 이에 따라, 파워 팩터 값이 최대화된, 고효율 및 고신뢰성의 열전 소자를 제조할 수 있다.According to the method of manufacturing a thermoelectric device according to the third embodiment of the present invention, the
상술된 본 발명의 실시 예에 따른 열전 소자의 특성 평가 결과가 설명된다. 기판 상에 알류미늄을 포함하는 제1 소스로 TMA(trimethylaluminum), 산소를 포함하는 제2 소스로 H2O, 및 아연을 포함하는 제3 소스로 DEZ(dimethylzinc)를 사용하여, 원자층 증착법으로 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막을 형성했다. 상기 제1 물질막 상에 그래핀 산화물을 스핀 코팅하여 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제2 물질막을 형성했다. 상기 예비 제2 물질막이 반복적으로 코팅된 횟수가 1, 2, 3, 4, 및 5회인 예비 적층 구조체들을 제조했다. 이후, 상기 예비 적층 구조체를 가열하는 방법으로, 상기 예비 제2 물질막의 그래핀 산화물을 환원하여, 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막을 형성 후 상기 제1 물질막 및 상기 제2 물질막을 포함하는 적층 구조체들의 저항 값, 투과율 및 열전도도 값을 측정했다. 상기 측정 결과는 아래 <표 1>과 같다. The result of the evaluation of the characteristics of the thermoelectric device according to the embodiment of the present invention described above will be described. (TMA) as a first source containing aluminum, H 2 O as a second source containing oxygen, and DEZ (dimethylzinc) as a third source containing zinc on a substrate, aluminum Thereby forming a first material film containing the doped zinc oxide. A graphene oxide was spin-coated on the first material film to form a preliminary second material film containing graphene oxide. Preliminary laminated structures having the preliminary second material film repeatedly coated at 1, 2, 3, 4, and 5 times were prepared. Thereafter, by heating the preliminary laminated structure, the graphene oxide of the preliminary second material film is reduced to form a second material film containing reduced graphene oxide, and then the first material film and the second material film The resistance, transmittance, and thermal conductivity values of the stacked structures were measured. The measurement results are shown in Table 1 below.
<표 1>에서 알 수 있듯이, 상기 적층 구조체에서 상기 예비 제2 물질막의 코팅 횟수가 1 내지 5회로 증가할수록, 상기 적층 구조체의 저항 값(kΩ/square)은 105, 104, 103, 300, 및 34 로 점점 감소하고, 투과율(%)은 92, 87, 80, 77, 및 70으로 점점 감소하고, 열전도도(S/m) 값은 10-4, 10-2, 10, 50, 및 102으로 점점 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 제1 물질막 및 상기 제2 물질막을 포함하는 상기 적층 구조체를 제조하는 경우, 상기 예비 제2 물질막의 코팅 횟수를 조절하여 열전 소자의 특성을 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.<Table 1> As shown, the more that the preliminary second material film coated number of 1 to 5 increases the circuit in the laminated structure, the resistance of the laminated structure (kΩ / square) 10 5, 10 4, 10 3, 300, and 34, and the transmittance (%) gradually decreased to 92, 87, 80, 77, and 70 and the thermal conductivity (S / m) values decreased to 10 -4 , 10 -2 , 10, 50, And 10 < 2 >, respectively. Therefore, it can be seen that, when the laminated structure including the first material film and the second material film is manufactured, the characteristics of the thermoelectric device can be controlled by controlling the number of coatings of the preliminary second material film.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 적층 구조체의 가열 시간에 따라 제2 물질막의 저항 값이 변화되는 것을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 7 is a graph for explaining how the resistance value of the second material film changes according to the heating time of the laminated structure formed according to the embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, <표 1>을 참조하여 설명된 방법으로 제조된 제1 물질막 및 예비 제2 물질막이 교대로 적층된 예비 적층 구조체가 준비된다. 상기 예비 적층 구조체를 150℃의 온도로 가열하되, 가열 시간을 40분, 80분, 120분 및 150분으로 하여, 상기 예비 제2 물질막을 환원시켜 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막 및 상기 제1 물질막을 포함하는 적층 구조체를 제조했다. 이후, 상기 제2 물질막의 저항 값을 측정하였다.Referring to FIG. 7, a preliminary laminated structure in which a first material film and a preliminary second material film, which are manufactured by the method described with reference to Table 1, are alternately laminated is prepared. The preliminary laminated structure was heated at a temperature of 150 ° C for 40 minutes, 80 minutes, 120 minutes, and 150 minutes, and the preliminary second material film was reduced to form a second material film containing reduced graphene oxide And the first material film. Thereafter, the resistance value of the second material film was measured.
도 7에 도시된 것처럼, 40분의 시간 동안 가열한 경우에는 375(Ohm/square), 80분의 시간 동안 가열한 경우에는 275(Ohm/square), 120분의 시간 동안 가열한 경우에는 175(Ohm/squre) 및 160분의 시간 동안 가열한 경우에는 275(Ohm/squre)의 저항 값을 나타내었다. 이에 따라, 상기 적층 구조체의 가열 시간이 120분인 경우, 상기 적층 구조체의 저항 값이 가장 낮고, 파워 팩터 값은 최대인 것을 확인할 수 있다. 다시 말해, 상기 예비 적층 구조체를 120분의 시간 동안 가열하는 것이 열전 특성이 향상된 열전 소자를 제조하는 효율적인 방법임을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7, the heating time was 375 (Ohm / square) in case of heating for 40 minutes, 275 (Ohm / square) in case of heating for 80 minutes, 175 Ohm / squre) and a resistance value of 275 (Ohm / squre) when heated for 160 minutes. Accordingly, when the heating time of the laminated structure is 120 minutes, it is confirmed that the resistance value of the laminated structure is the lowest and the power factor value is the maximum. In other words, it can be confirmed that heating the pre-laminated structure for 120 minutes is an efficient method of manufacturing thermoelectric elements with improved thermoelectric properties.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 적층 구조체의 열전도도 값을 측정한 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing a measured value of thermal conductivity of a laminated structure according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 8을 참조하면, <표 1>을 참조하여 설명된 방법으로 제조된 제1 물질막 및 예비 제2 물질막이 교대로 적층된 적층 구조체를 제조하되, 상기 제1물질막 형성시 DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수를 40, 120, 240, 360, 및 720회 수행하면서, TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수를 각각 1, 3, 6, 9, 및 18 회 수행하여, 예비 적층 구조체들을 제조하고, 상기 예비 적층 구조체들을 열처리하여, 적층 구조체들을 제조하였다. 이후, 상기 적층 구조체들의 열전도도 값을 측정하였다.Referring to FIG. 8, a laminated structure in which a first material film and a preliminary second material film are alternately stacked is manufactured by the method described with reference to Table 1, The number of atomic layer deposition processes using TMA was 1, 3, 6, 9, and 18 times, respectively, while the number of layer deposition processes was 40, 120, 240, 360, and 720 times, The pre-laminated structures were heat treated to produce laminated structures. Then, the thermal conductivity values of the laminated structures were measured.
도 8에서 알 수 있듯이, TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 1회이고, DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 40회 인 경우 0.57±0.026 W/mK, TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 3회이고, DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 120회인 경우 0.59±0.029 W/mK, TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 6회이고, DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 240회인 경우 0.26±0.013 W/mK, TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 9회이고, DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 360회인 경우 0.26±0.013 W/mK 및 TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 18회이고, DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 720회인 경우 0.12±0.006 W/mK 의 열전도도 값을 나타내었다. 이에 따라, TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 6회, DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수가 240회 이상 반복되는 경우, 적층 구조체의 열전도도 값이 현저하게 감소되는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, TMA를 이용한 원자층 증착 공정 횟수를 6회 이상, DEZ를 이용한 원자층 증착 공정 횟수를 240회 이상 수행하여 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 제조하는 것이, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물 및 그래핀 산화물이 교대로 적층된 적층 구조체의 열전도도 값을 감소시키고 열전 특성을 향상시키는 효율적인 방법임을 확인할 수 있다.As can be seen from FIG. 8, the number of atomic layer deposition processes using TMA is 1, the number of atomic layer deposition processes using DEZ is 40, 0.57 ± 0.026 W / mK, the number of atomic layer deposition processes using TMA is 3 , 0.59 ± 0.029 W / mK for 120 atomic layer deposition processes using DEZ, 6 atomic layer deposition processes using TMA, and 0.26 ± 0.013 for 240 atomic layer deposition processes using DEZ The number of atomic layer deposition processes using W / mK and TMA was 9, the number of atomic layer deposition processes using DEZ was 0.26 ± 0.013 W / mK and the number of atomic layer deposition processes using TMA was 18, and DEZ The thermal conductivity of 0.10 ± 0.006 W / mK was obtained for 720 atomic layer deposition processes. Thus, it can be seen that the thermal conductivity value of the laminated structure is remarkably reduced when the number of atomic layer deposition processes using TMA is six times and the number of atomic layer deposition processes using DEZ is repeated 240 times or more. In other words, it has been found that the production of aluminum-doped zinc oxide by performing the atomic layer deposition process using TMA more than 6 times and the atomic layer deposition process using DEZ more than 240 times is preferable for the aluminum- It is possible to confirm that it is an efficient method of reducing the thermal conductivity value of the laminated structure in which the oxides are alternately stacked and improving the thermoelectric property.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 적층 구조체의 열전도도 값을 측정한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing a measured value of thermal conductivity of the laminated structure according to the embodiments of the present invention.
도 9를 참조하면, 기판 상에 알루미늄을 포함하는 제1 소스로 TMA(trimethylaluminum), 산소를 포함하는 제2 소스로 H2O, 및 아연을 포함하는 제3 소스로 DEZ(dimethylzinc)를 사용하여, 원자층 증착법으로 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막을 형성했다. 상기 제1 물질막 상에 그래핀 산화물을 스핀 코팅하는 공정을 4회 반복하여 예비 제2 물질막을 형성하고, 상기 제1 물질막 및 상기 예비 제2 물질막을 포함하는 예비 적층 구조체를 형성했다. 상기 예비 적층 구조체를 열처리하여, 실시 예 1에 따른 적층 구조체를 제조했다. Referring to Figure 9, using TMA (trimethylaluminum) as a first source comprising aluminum, H 2 O as a second source containing oxygen, and DEZ (dimethylzinc) as a third source comprising zinc , A first material film containing zinc oxide doped with aluminum was formed by atomic layer deposition. The step of spin-coating the graphene oxide on the first material film was repeated four times to form a preliminary second material film, and a preliminary laminated structure including the first material film and the preliminary second material film was formed. The pre-laminated structure was subjected to heat treatment to produce a laminated structure according to Example 1.
상술된 실시 예 1과 동일한 공정 조건으로 제조된 예비 적층 구조체를 준비하되, 상기 예비 제2 물질막 상에 상기 제1 물질막을 한번 더 형성하고, 열처리하여, 실시 예 2에 따른 적층 구조체를 제조했다. A preliminary laminated structure manufactured under the same process conditions as in the above-described Example 1 was prepared, the first material film was formed once again on the preliminary second material film, and heat treatment was performed to fabricate the laminated structure according to Example 2 .
상술된 실시 예 1에 따라 제조된 기판 및 제1 물질막이 준비된다. 상기 제1 물질막 상에 그래핀 산화물을 스핀 코팅하는 공정을 3회 반복하여 예비 제2 물질막을 형성하고, 상기 제1 물질막 및 상기 예비 제2 물질막을 포함하는 예비 적층 구조체를 형성했다. 상기 예비 적층 구조체를 열처리하여, 실시 예 3에 따른 적층 구조체를 제조했다. The substrate and the first material film prepared according to the above-described
상술된 실시 예 3과 동일한 공정 조건으로 제도된 예비 적층 구조체를 준비하되, 상기 예비 제2 물질막 상에 상기 제1 물질막을 한번 더 형성하고, 열처리하여, 실시 예 4에 따른 적층 구조체를 제조했다. The first material layer was formed on the preliminary second material layer once by preparing the preliminary laminate structure under the same process conditions as in the third embodiment and heat treatment was performed to fabricate the laminate structure according to Example 4 .
상기 실시 예 1 내지 실시 예 4에 따라 제조된 적층 구조체들의 열전도도 값을 측정하였다. The thermal conductivity values of the laminated structures manufactured according to Examples 1 to 4 were measured.
도 9에서 알 수 있듯이, 실시 예 2 및 실시 예 4에 따라 상기 그래핀 산화물 상에 상기 알루미늄이 도핑된 아연 산화물이 더 형성된 후 열처리 된 적층 구조체의 열전도도 값이 실시 예 1 및 실시 예 3에 따라 상기 그래핀 산화물 상에 상기 알루미늄이 도핑된 아연 산화물이 형성되지 않고 열처리 된 적층 구조체의 열전도도 값보다 현저하게 감소되는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 그래핀 상화물 상에 알루미늄이 도핑된 아연 산화물이 더 적층된 적층 구조체를 제조하고 열처리 하는 것이 열전도도 값을 감소시키는 효율적인 방법임을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 9, the thermal conductivity values of the heat-treated laminated structure after the aluminum-doped zinc oxide was further formed on the graphene oxide according to Example 2 and Example 4 were shown in Examples 1 and 3 It can be seen that the thermal conductivity of the laminated structure without the zinc-doped aluminum oxide formed on the graphene oxide is significantly reduced. In other words, it can be confirmed that a laminated structure in which a zinc oxide doped with aluminum is doped on a graphene-like body and a heat treatment is an effective method of reducing the thermal conductivity value.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
100: 기판
120: 제1 물질막
122: 알루미늄 산화물
124: 아연 산화물
140: 예비 제2 물질막
150: 제2 물질막
200, 204, 208: 예비 적층 구조체
202, 206, 210: 적층 구조체100: substrate
120: First material film
122: aluminum oxide
124: zinc oxide
140: preliminary second material film
150: Second material layer
200, 204, 208: preliminary laminated structure
202, 206, 210: laminated structure
Claims (13)
상기 기판 상에, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하는 제1 물질막(first material layer), 및 그래핀 산화물을 포함하는 예비 제2 물질막(preliminary second material layer)을 교대로 형성하여, 예비 적층 구조체(preliminary stacked structure)를 제조하는 단계; 및
상기 예비 적층 구조체를 가열하는 방법으로, 상기 예비 제2 물질막의 그래핀 산화물을 환원하여, 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 제2 물질막(second materal layer) 및 상기 제1 물질막을 포함하는 적층 구조체를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 예비 적층 구조체의 가열 시간을 조절하여, 상기 제2 물질막의 저항 값을 조절하는 것을 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
Preparing a substrate;
A first material layer comprising aluminum oxide doped with zinc oxide and a preliminary second material layer comprising graphene oxide are alternately formed on the substrate to form a preliminary layer Fabricating a preliminary stacked structure; And
A method of heating the pre-laminated structure, comprising the steps of: reducing the graphene oxide of the preliminary second material film to form a second material layer containing reduced graphene oxide and a second material layer , ≪ / RTI >
Controlling the heating time of the pre-laminated structure to adjust the resistance value of the second material film.
상기 제1 물질막은, 원자층 증착법으로 형성되는 것을 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first material film is formed by an atomic layer deposition method.
상기 제1 물질막을 형성하는 단계는,
알루미늄을 포함하는 제1 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계;
산소를 포함하는 제2 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계;
아연을 포함하는 제3 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계; 및
상기 제2 소스를 상기 기판 상에 제공하는 단계를 포함하고,
상기 예비 제2 물질막을 형성하는 단계는,
그래핀 산화물을 상기 기판상에 코팅하는 단계를 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein forming the first material layer comprises:
Providing a first source on the substrate comprising aluminum;
Providing a second source comprising oxygen on the substrate;
Providing a third source comprising zinc on the substrate; And
And providing the second source on the substrate,
Wherein forming the preliminary second material layer comprises:
And coating a graphene oxide on the substrate.
상기 예비 제2 물질막의 코팅 횟수에 따라서, 상기 적층 구조체의 열전도도 값이 조절되는 것을 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein the thermal conductivity value of the laminated structure is controlled according to the number of coatings of the preliminary second material layer.
상기 제1 물질막과 상기 예비 제2 물질막은, 서로 다른 방법으로 형성되는 것을 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first material film and the preliminary second material film are formed by different methods.
상기 제1 물질막의 두께는 상기 예비 제2 물질막의 두께보다 두꺼운 것을 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the thickness of the first material layer is thicker than the thickness of the preliminary second material layer.
상기 예비 적층 구조체의 가열 시간이 120분인 경우, 상기 적층 구조체의 파워 팩터 값은 최대값을 갖는 것을 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the power factor value of the laminated structure has a maximum value when the heating time of the pre-laminated structure is 120 minutes.
상기 예비 적층 구조체는,
상기 예비 제2 물질막 상에, 추가적으로 상기 제1 물질막이 형성되는 단계를 더 포함하는 열전 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The pre-
Further comprising forming the first material film on the preliminary second material film.
알루미늄이 도핑된 아연 산화물을 포함하고 상기 기판 상에 배치된 제1 물질막, 및 환원된 그래핀 산화물을 포함하고 상기 제1 물질막 상에 배치된 제2 물질막을 포함하는 적층 구조체를 포함하되,
상기 제1 물질막이 복수로 제공되어, 상기 적층 구조체는 복수의 상기 제1 물질막을 포함하고, 상기 제2 물질막은, 상기 제1 물질막 사이에 제공되는 것을 포함하는 열전 소자.
Board; And
A laminated structure comprising a first material film comprising aluminum oxide doped zinc oxide and disposed on the substrate and a second material film comprising reduced graphene oxide and disposed on the first material film,
Wherein the first material film is provided in plurality, the lamination structure including a plurality of the first material films, and the second material film is provided between the first material films.
상기 제1 물질막의 두께에 따라서, 상기 적층 구조체의 열전도도 값을 조절하는 것을 포함하는 열전 소자.
10. The method of claim 9,
And adjusting the thermal conductivity value of the laminated structure according to the thickness of the first material film.
상기 제1 물질막은,
아연 산화물; 및
상기 아연 산화물과 상기 기판 사이에 배치된 알루미늄 산화물을 포함하는 열전 소자.
10. The method of claim 9,
Wherein the first material film comprises:
Zinc oxide; And
And aluminum oxide disposed between the zinc oxide and the substrate.
상기 알루미늄 산화물의 두께는 상기 아연 산화물의 두께보다 얇은 것을 포함하는 열전 소자.
12. The method of claim 11,
Wherein the thickness of the aluminum oxide is smaller than the thickness of the zinc oxide.
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