KR20110014786A - The thermoelectric device having improved thermoelectric efficiency and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열전효율이 향상된 열전소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 레그 하부 또는 상부에 형성된 낮은 열전도도를 갖는 열 절연막에 의해 상기 레그에서 열이 천천히 전달되어 열전효율이 향상된 열전소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric device having improved thermoelectric efficiency and a method of manufacturing the same, and more particularly, a thermoelectric device having a low thermal conductivity formed at a lower leg or an upper leg thereof to which heat is slowly transferred from the leg to improve thermoelectric efficiency. The manufacturing method is related.
인구 증가와 산업 발전으로 인하여 인류는 에너지 부족과 환경 오염 문제들에 직면해 있다. 이를 해결하기 위해 근래 많은 과학자들은 기존의 화석연료를 대체할 신규 에너지원을 찾기 위한 연구들을 많이 진행하고 있다. Due to population growth and industrial development, humans face energy shortages and environmental pollution. In order to solve this problem, many scientists are conducting a lot of research to find a new energy source to replace the existing fossil fuel.
이러한 연구 결과로서, 태양열 등의 복사열, 지열, 체열, 폐열 등을 전기 에너지로 바꿀 수 있는 열전소자(thermoelectric device)가 개발되었다.As a result of this research, a thermoelectric device capable of converting radiant heat such as solar heat, geothermal heat, body heat and waste heat into electric energy has been developed.
도 1은 통상적으로 사용되는 열전소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a thermoelectric device commonly used.
도 1을 참조하면, 열전소자(100)는 열 흡수막(heat absorption film, 130), 레그(leg, 140), 열 방출막(heat sink film, 150)을 포함하며, 상기 레그(140)는 p형 레그(140p)와 n형 레그(140n)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the
상기 열 흡수막(130)은 외부 열원(heat source)을 흡수하는 역할을 하고, 상기 레그(140)는 상기 열 흡수막(130)을 통해 흡수된 열을 상기 열 방출막(150)으로 전달하며, 상기 열 방출막(150)은 상기 레그(140)로부터 전달받은 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.The
상기 열 흡수막(130)과 상기 열 방출막(150) 사이의 온도 차에 의해 p형 레그(140p)에서는 정공(hole)이 열 흡수막(130)으로부터 열 방출막(150) 방향으로 움직이게 되고, n형 레그(140n)에서는 전자(electron)가 열 흡수막(130)으로부터 열 방출막(150) 방향으로 움직이게 되며, 이러한 정공과 전자의 움직임에 따라 반 시계방향으로 전류가 흐르게 된다. Due to the temperature difference between the
이러한 열전소자(100)가 높은 열전효율을 갖기 위해서는 상기 열 흡수막(130)에서는 외부 열원을 최대한 많이 흡수하여 흡수한 열을 모두 레그(140)로 전달해야 하며, 상기 레그(140)에서는 열 흡수막(130)으로부터 전달받은 열을 가능하면 천천히 열 방출막(150)으로 전달해야 한다. 그리고, 상기 열 방출막(150)에서는 외부 열원을 전혀 흡수하지 않고 상기 레그(140)로부터 전달받은 열을 최대한 많이 방출해야 한다. In order for the
즉, 상기 열 흡수막(130)과 상기 열 방출막(150) 사이의 온도 차가 커야 높은 열전효율을 얻을 수 있으며, 이를 위해 레그(140)의 열전도도는 가능한 작은 값을 가져야 한다. That is, a high thermoelectric efficiency may be obtained only when the temperature difference between the
열전소자의 열전효율(figure of merit)을 가늠하는 지표로는 ZT 값이 사용된다. The ZT value is used as an indicator of the thermoelectric efficiency (figure of merit) of the thermoelectric element.
ZT 값은 제벡 계수(Seebeck coefficient)의 제곱과 전기전도도(electric conductivity)에 비례하고, 열전도도(thermal conductivity) 값에 반비례한다.The ZT value is proportional to the square of the Seebeck coefficient and the electrical conductivity and inversely proportional to the thermal conductivity value.
하지만, 금속을 이용한 열전소자의 경우 제벡 계수 값이 수 ㎶/K 수준으로 매우 낮고, 비데만-프란쯔 법칙(Wiedemann-Franz law)에 의해 전기전도도와 열전도도는 비례 관계에 있기 때문에, 금속을 이용한 열전소자는 높은 ZT 값을 가질 수 없다.However, in the case of a thermoelectric element using a metal, the Seebeck coefficient value is very low, such as several kW / K, and the electrical conductivity and the thermal conductivity are proportional to each other according to the Wiedemann-Franz law. The thermoelectric element used cannot have a high ZT value.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 최근에는 반도체 물질을 이용한 열전소자가 개발되고 있으며, 대표적인 열전소자 물질로는 상온에서 최소 0.7의 ZT 값을 갖고 120oC에서 최대 0.9의 ZT 값을 갖는 Bi2Te3를 들 수 있다.Recently, a thermoelectric device using a semiconductor material has been developed. As a representative thermoelectric material, Bi 2 having a ZT value of at least 0.7 at room temperature and a ZT value of 0.9 at a maximum of 120 ° C. Te 3 can be mentioned.
하지만, 최근의 열전소자를 적용한 제품의 개발 및 양산 추세를 미루어 볼 때 Bi2Te3는 조만간 고갈 상태에 직면할 것으로 추정되고 있으며, 이로 인해 Bi2Te3를 대체할 수 있는 물질, 다시 말해서 상온에서 최소 0.7 수준의 ZT 값을 갖는 물질에 대한 연구가 진행되고 있다.However, in view of the recent trend of development and mass production of products using thermoelectric devices, Bi 2 Te 3 is expected to be depleted soon, which is a material that can replace Bi 2 Te 3 , that is, room temperature. Research is underway on materials with ZT values of at least 0.7 levels.
이러한 면에서 볼 때 실리콘은 열전도도가 150W/m·K 정도로 매우 높아 0.01 정도의 ZT 값을 갖기 때문에 열전소자에 이용하기 어려운 것으로 인식되어 왔다. 하지만, 최근 들어 CVD(Chemical vapor deposition)로 성장시킨 실리콘 나노선(nanowire)의 경우에는 열전도도를 0.01배 이하까지 줄일 수 있어 1에 근접하는 ZT 값을 갖는 것으로 보고되고 있으며, 이에 따라 열전소자에 충분히 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.In view of this, silicon has been recognized as difficult to use in thermoelectric elements because of its high thermal conductivity of about 150 W / m · K and a ZT value of about 0.01. However, recently, silicon nanowires grown by CVD (chemical vapor deposition) have been reported to have a ZT value close to 1, as the thermal conductivity can be reduced to 0.01 times or less. It is expected to be fully utilized.
하지만, 실리콘 나노선은 제조 방법이 어렵고 복잡하여 실제 제품 생산 단계에서 양산성에 큰 걸림돌이 될 수 있다는 문제점이 있다.However, the silicon nanowire has a problem that the manufacturing method is difficult and complicated, which can be a big obstacle to mass production in the actual product production stage.
본 발명의 목적은 간단한 제조 공정으로 높은 열전효율을 갖는 열전소자를 구현하는 것이다. An object of the present invention is to implement a thermoelectric element having a high thermoelectric efficiency in a simple manufacturing process.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자는, 기판; 상기 기판 상부에 형성되어 외부 열원을 흡수하는 열 흡수막; 상기 열 흡수막을 통해 흡수된 열을 열 방출막으로 전달하는 레그; 상기 레그로부터 전달받은 열을 외부로 방출하는 열 방출막; 및 상기 레그 하부 및 상부 중 적어도 어느 한 곳에 형성되어 상기 레그에서의 열 전달 속도를 감소시키는 열 절연막을 포함하는 것을 특징으로 한다.Thermoelectric device according to an embodiment of the present invention to achieve the above object, the substrate; A heat absorption film formed on the substrate to absorb an external heat source; A leg transferring heat absorbed through the heat absorbing film to a heat emitting film; A heat dissipation film for dissipating heat transferred from the leg to the outside; And a thermal insulating layer formed on at least one of the lower and upper legs to reduce the heat transfer rate in the legs.
상기 열 절연막은 상온에서 10W/m·K 이하의 열전도도값을 갖는 산화막, 질화막, 고분자막, 이들의 혼합막 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 산화막과 상기 질화막으로는 포러스(porous) 및 메조포러스(mesoporous) 상태를 포함하는 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막을 사용하는 것이 바람직하다.The thermal insulating film is preferably formed of any one of an oxide film, a nitride film, a polymer film, and a mixed film thereof having a thermal conductivity of 10 W / m · K or less at room temperature, and the oxide film and the nitride film are porous and meso. It is preferable to use a low density oxide film and a low density nitride film including a mesoporous state.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 제조방법은, (a) 기판 상부에 레그에서의 열 전달 속도를 감소시키기 위한 제1 열 절연막을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 제1 열 절연막 상부에 외부 열원을 흡수하는 열 흡수막, 상기 열 흡수막을 통해 흡수된 열을 열 방출막으로 전달하는 레그 및 상기 레그로부터 전달받은 열을 외부로 방출하는 열 방출막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, to achieve the above object, a method of manufacturing a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention, (a) forming a first thermal insulating film for reducing the heat transfer rate in the leg on the substrate; And (b) a heat absorbing film absorbing an external heat source over the first heat insulating film, a leg transferring heat absorbed through the heat absorbing film to a heat emitting film, and a heat emission emitting heat transmitted from the leg to the outside. Forming a film.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 제조방법은, (a) 기판 상부에 절연막을 형성한 후 상기 절연막 상부에 외부 열원을 흡수하는 열 흡수막, 상기 열 흡수막을 통해 흡수된 열을 열 방출막으로 전달하는 레그 및 상기 레그로부터 전달받은 열을 외부로 방출하는 열 방출막을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 레그 하부에 형성된 절연막을 식각하여 상기 식각된 부분에 상기 레그에서의 열 전달 속도를 감소시키기 위한 제1 열 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thermoelectric device, including: (a) a heat absorbing film that absorbs an external heat source on the insulating film after forming an insulating film on the substrate, and dissipates heat absorbed through the heat absorbing film. Forming a leg for transferring the film and a heat dissipation film for dissipating heat transferred from the leg to the outside; And (b) etching the insulating film formed under the leg to form a first thermal insulating film in the etched portion to reduce the heat transfer rate in the leg.
상기 레그 상부에는 상기 레그에서의 열 전달 속도를 감소시키기 위한 제2 열 절연막을 형성하는 것이 바람직하며, 상기 제1, 2 열 절연막은 상온에서 10W/m·K 이하의 열전도도값을 갖는 산화막, 질화막, 고분자막, 이들의 혼합막 중 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 산화막과 상기 질화막으로는 포러스(porous) 및 메조포러스(mesoporous) 상태를 포함하는 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to form a second thermal insulating film on the leg to reduce the heat transfer rate in the leg, wherein the first and second thermal insulating films are oxide films having a thermal conductivity value of 10 W / m · K or less at room temperature, It is preferable to form using any one of a nitride film, a polymer film, and these mixed films. Here, it is preferable to use a low density oxide film and a low density nitride film including a porous and mesoporous state as the oxide film and the nitride film.
본 발명에 따른 열전소자는 레그 하부 또는 상부에 형성된 낮은 열전도도를 갖는 열 절연막에 의해 상기 레그에서 열 흡수막으로부터 전달된 열이 천천히 열 방출막으로 전달되므로, 상기 열 흡수막과 상기 열 방출막 사이의 온도 차이가 커져 열전효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.In the thermoelectric element according to the present invention, since the heat transferred from the heat absorbing film in the leg is slowly transferred to the heat emitting film by a heat insulating film having a low thermal conductivity formed on or under the leg, the heat absorbing film and the heat emitting film The temperature difference between them is increased, the thermoelectric efficiency can be improved.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있는 것을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing a preferred embodiment of the present invention, when a part is said to "include" a certain component, unless otherwise stated, it may not include other components, but may further include other components. Means that. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전소자(200)의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of the
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전소자(200)는, 기판(210) 상부에 형성된 제1 열 절연막(220)과, 상기 제1 열 절연막(220) 상부에 형성된 열 흡수막(230), 레그(240) 및 열 방출막(250)과, 상기 열 흡수막(230), 레그(240) 및 열 방출막(250) 상부에 형성된 제2 열 절연막(260)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the
상기 기판(210)으로는 실리콘 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, SOI(silicon on insulator) 기판, 이들 기판들이 결합된 다층구조의 기판 중 어느 하나를 이용할 수 있다.The
상기 열 흡수막(230)은 외부 열원을 흡수하는 역할을 하고, 상기 레그(240)는 상기 열 흡수막(230)을 통해 흡수된 열을 상기 열 방출막(250)으로 전달하며, 상기 열 방출막(250)은 상기 레그(240)로부터 전달받은 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.The
상기 제1, 2 열 절연막(220, 260)은 상온에서 10W/m·K 이하의 낮은 열전도도를 갖는 막, 예를 들어 SiO, SiON, TiO, TiON, AlO, AlON 등의 산화막, SiN 등의 질화막, PDMS(Polydimethylsiloxane), PR(Photo resist), 폴리이미드(Polyimide) 등의 고분자막, 이들의 혼합막 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. The first and second
여기에서, 상기 산화막과 상기 질화막으로는 포러스(porous) 및 메조포러스(mesoporous) 상태를 포함하는 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막을 사용할 수 있다. 다시 말해, 일반 산화막 또는 일반 질화막의 광학 굴절률을 100%로 가정한다면, 상기 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막은 20~90%의 광학 굴절률을 갖는다.Here, as the oxide film and the nitride film, a low density oxide film and a low density nitride film including a porous and mesoporous state may be used. In other words, if the optical refractive index of the general oxide film or the general nitride film is assumed to be 100%, the low density oxide film and the low density nitride film have an optical refractive index of 20 to 90%.
상기 레그(240)는 주기율표 4 족 원소들인 Si, Ge, C, Sn 및 Pb 중 적어도 하나의 원소를 포함하거나, 주기율표 5족 원소들인 Sb, As, Bi, P 및 N 중 적어도 하나의 원소를 포함하거나, 주기율표 6족 원소들인 Te, Se, Po, S 및 O중 적어도 하나의 원소를 포함하며, 두께는 10nm~1cm인 것이 바람직하다. The leg 240 includes at least one element of Si, Ge, C, Sn, and Pb, which are elements of the Group 4 of the periodic table, or at least one element of Sb, As, Bi, P, and N, which are elements of the Group 5 of the periodic table. Or, at least one element of Te, Se, Po, S and O of the periodic table group 6 elements, the thickness is preferably 10nm ~ 1cm.
즉, 상기 제1, 2 열 절연막(220, 260)은 상기 레그(240)의 하부와 상부에 각각 형성되어 상기 레그(240)에서 열이 전달되는 속도를 감소시키는 역할을 한다. That is, the first and second
따라서, 상기 제1, 2 열 절연막(220, 260)에 의해 상기 레그(240)에서 상기 열 흡수막(230)으로부터 전달된 열이 상기 열 방출막(250)으로 천천히 전달되므로, 상기 열 흡수막(230)과 상기 열 방출막(250) 사이의 온도 차이가 커져 열전효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, since the heat transferred from the
여기에서, 상기 레그(240)에서의 열 전달 속도를 충분히 감소시키기 위해 상기 제1, 2 열 절연막(220, 260)은 상온에서 10W/m·K 이하의 열전도도값을 갖는 것이 바람직하다.In this case, in order to sufficiently reduce the heat transfer rate in the leg 240, the first and second
한편, 본 실시예에서는 상기 레그(240)의 하부와 상부에 상기 제1, 2 열 절연막(220, 260)이 각각 형성되는 것으로 설명하였지만, 경우에 따라 둘 중 하나만 형성하는 것도 가능하다. Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the first and second
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전소자(200)의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(210) 상부에 제1 열 절연막(220)을 형성한다. First, as shown in FIG. 3A, a first thermal insulating
상기 제1 열 절연막(220)은 상온에서 10W/m·K 이하의 낮은 열전도도를 갖는 막, 예를 들어 SiO, SiON, TiO, TiON, AlO, AlON 등의 산화막, SiN 등의 질화막, PDMS(Polydimethylsiloxane), PR(Photo resist), 폴리이미드(Polyimide) 등의 고분자막, 이들의 혼합막 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. The first thermal insulating
여기에서, 상기 산화막과 상기 질화막으로는 포러스(porous) 및 메조포러스(mesoporous) 상태를 포함하는 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막을 이용할 수 있다. Here, as the oxide film and the nitride film, a low density oxide film and a low density nitride film including a porous and mesoporous state may be used.
그리고, 상기 제1 열 절연막(220)의 형성 방법으로는 thermal oxidation, CVD(Chemical vapor deposition), 스퍼터링, ALD(Atomic layer deposition), 졸-겔(Sol-gel) 법, 스핀 코팅(Spin coating) 등을 이용할 수 있다.The first thermal insulating
그 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 제1 열 절연막(220) 상부에 열 흡수막(230), 레그(240) 및 열 방출막(250)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 3B, a
마지막으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 레그(240) 상부에 제2 열 절연막(260)을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 3C, a second thermal insulating
상기 제2 열 절연막(260)은 상온에서 10W/m·K 이하의 낮은 열전도도를 갖는 막, 예를 들어 SiO, SiON, TiO, TiON, AlO, AlON 등의 산화막, SiN 등의 질화막, PDMS(Polydimethylsiloxane), PR(Photo resist), 폴리이미드(Polyimide) 등의 고분자막, 이들의 혼합막 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. The second thermal insulating
여기에서, 상기 산화막과 상기 질화막으로는 포러스(porous) 및 메조포러스(mesoporous) 상태를 포함하는 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막을 이용할 수 있다. Here, as the oxide film and the nitride film, a low density oxide film and a low density nitride film including a porous and mesoporous state may be used.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자(200')의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자(200')는, 기판(210) 상부에 형성된 절연막(210a)과, 상기 절연막(210a) 상에 형성된 제1 열 절연막(220)과, 상기 제1 열 절연막(220) 상부에 형성된 열 흡수막(230), 레그(240) 및 열 방출막(250)과, 상기 열 흡수막(230), 레그(240) 및 열 방출막(250) 상부에 형성된 제2 열 절연막(260)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the
여기에서, 상기 제1 열 절연막(220)은 상기 레그(240)의 하부 영역에 형성되거나, 상기 레그(240)의 하부 영역을 포함하여 상기 열 흡수막(230)과 상기 열 방출막(250)의 하부 일부 또는 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.Here, the first thermal insulating
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자(200')는, 도 2에 도시된 열전소자(200)와 비교하여 기판(210) 상부의 절연막(210a) 상에 제1 열 절연막(220)이 형성되어 있는 점을 제외하고는 다른 구성요소는 동일하다.That is, the
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자(200')의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 기판(210) 상부에 절연막(210a)을 형성한 후, 상기 절연막(210a) 상부에 열 흡수막(230), 레그(240) 및 열 방출막(250)을 형성한다.First, as shown in FIG. 5A, an insulating
다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 레그(240)의 하부에 형성된 절연막(210a)을 식각한다. Next, as illustrated in FIG. 5B, the insulating
여기에서, 상기 절연막(210a)을 식각할 때 상기 레그(240)의 하부 영역을 식각하거나, 상기 레그(240)의 하부 영역을 포함하여 상기 열 흡수막(230)과 상기 열 방출막(250)의 하부 일부 또는 전체 영역에 걸쳐 상기 절연막(210a)을 식각할 수 있다.Here, when the insulating
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(210a)의 식각된 부분에 제1 열 절연막(220)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5C, the first thermal insulating
상기 제1 열 절연막(220)은 상온에서 10W/m·K 이하의 낮은 열전도도를 갖는 막, 예를 들어 SiO, SiON, TiO, TiON, AlO, AlON 등의 산화막, SiN 등의 질화막, PDMS(Polydimethylsiloxane), PR(Photo resist), 폴리이미드(Polyimide) 등의 고분자막, 이들의 혼합막 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. The first thermal insulating
여기에서, 상기 산화막과 상기 질화막으로는 포러스(porous) 및 메조포러스(mesoporous) 상태를 포함하는 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막을 이용할 수 있다.Here, as the oxide film and the nitride film, a low density oxide film and a low density nitride film including a porous and mesoporous state may be used.
그리고, 상기 제1 열 절연막(220)의 형성 방법으로는 thermal oxidation, CVD(Chemical vapor deposition), 스퍼터링, ALD(Atomic layer deposition), 졸-겔(Sol-gel) 법, 스핀 코팅(Spin coating) 등을 이용할 수 있다.The first thermal insulating
다음으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 레그(240) 상부에 제2 열 절연막(260)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5D, a second thermal insulating
상기 제2 열 절연막(260)은 상온에서 10W/m·K 이하의 낮은 열전도도를 갖는 막, 예를 들어 SiO, SiON, TiO, TiON, AlO, AlON 등의 산화막, SiN 등의 질화막, PDMS(Polydimethylsiloxane), PR(Photo resist), 폴리이미드(Polyimide) 등의 고분자막, 이들의 혼합막 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. The second thermal insulating
여기에서, 상기 산화막과 상기 질화막으로는 포러스(porous) 및 메조포러스(mesoporous) 상태를 포함하는 저밀도의 산화막과 저밀도의 질화막을 이용할 수 있다.Here, as the oxide film and the nitride film, a low density oxide film and a low density nitride film including a porous and mesoporous state may be used.
그리고, 상기 제2 열 절연막(260)의 형성 방법으로는 thermal oxidation, CVD(Chemical vapor deposition), 스퍼터링, ALD(Atomic layer deposition), 졸-겔(Sol-gel) 법, 스핀 코팅(Spin coating) 등을 이용할 수 있다.The second thermal insulating
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열전소자(200, 200')는 낮은 열전도도를 가지면서 레그(240)에 접촉되는 제1, 2 열 절연막(220, 260)에 의해 상기 레 그(240)에서 열이 천천히 전달되므로 열전 효율이 향상되는 잇점이 있다.As described above, the
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.So far, the present invention has been described based on the preferred embodiments. However, embodiments of the present invention is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments, various other Of course, the shape can be modified.
도 1은 통상적으로 사용되는 열전소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a thermoelectric device commonly used.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.5A to 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thermoelectric device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 종래의 열전소자 130 : 열 흡수막100: conventional thermoelectric element 130: heat absorption film
140, 140p, 140n : 레그, p형 레그, n형 레그140, 140p, 140n: Leg, p-type leg, n-type leg
150 : 열 방출막150: heat release film
200, 200' : 본 발명의 열전소자 210 : 기판200, 200 ':
210a : 절연막 220 : 제1 열 절연막210a: insulating film 220: first thermal insulating film
230 : 열 흡수막 240 : 레그230: heat absorption film 240: leg
250 : 열 방출막 260 : 제2 열 절연막250: heat release film 260: second heat insulating film
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