KR20200096805A

KR20200096805A - 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터

Info

Publication number: KR20200096805A
Application number: KR1020207019274A
Authority: KR
Inventors: 체사레 마리아 모세 파스콸리
Original assignee: 그린 어라이즈 엘티디
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-08-13
Also published as: JP7207831B2; RU2020121266A; JP2021508228A; IL275062B1; IL275062B2; EP3721544A1; US20200389097A1; ES2917978T3; IL275062A; US11404971B2; EP3721544B1; WO2019111287A1; CN111869082A

Abstract

본 발명은 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터에 관한 것이다. 특히, 상기 컨버터는 적어도 하나의 안테나 (1, 1') 및 상기 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 적어도 하나의 정류기 (2)를 포함하며, 여기에서 상기 적어도 하나의 정류기 (2)는 상기 안테나에 직렬로 연결된다. 특히, 상기 안테나 (1, 1')는 전자기파를 픽업하여 상기 전자기파의 주파수에서 공진하도록 구성되며, 이는 상기 전자기파의 주파수와 같은 주파수를 구비한 교류 전류를 생성하기 위한 것이며 그리고 상기 정류기는 상기 교류 전류를 고속으로 정류하기 위한 퀀텀 다이오드를 포함한다.

Description

전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터

본 발명은 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터에 관한 것이다.

더 상세하게는, 본 발명은 자연적인 그리고 인공적인 전자기파들을 직류 전류로 변환할 수 있는 상기 컨버터의 구조에 관한 것으로, 상기 컨버터에 연결될 수 있는 임의 부하에 전력을 공급하는 것이 그 구조에 의해 가능하다.

"전자기파들 (electromagnetic waves)"이라는 표현은 250MHz 및 750THz 사이의 주파수들을 가진 전자기파들, 즉, 1mm 및 400nm 사이의 파장 (즉, 마이크로파, 적외선, 가시광 및 자외선을 포함하는 스펙트럼)을 가진 전자기파들을 의도한 것이다.

다시 말하자면, 적외선 스펙트럼에 속한 주파수들을 가진 전자기파, 가시광 스펙트럼에 속한 주파수들을 가진 전자기파 및 상기 가시광 스펙트럼에 속하는 주파수들에 가까운 자외선 스펙트럼에 속한 주파수들을 가지는 전자기파에 대해 참조할 것이다.

자연적인 전자기파는 지구 및 우주를 기원으로 하는 전자기파 (태양에서 오는 전자기파들을 또한 포함한다)를 의도한 것이다.

예를 들면, 태양에서 오는 광은, 광학 스펙트럼의 면에서 적외선 스펙트럼에 속한, 가시광 스펙트럼에 속한 그리고 자외선 스펙트럼에 속한 파장들을 가지는 전자기파들의 집합이다.

우주 전자기파는 우주로부터 (특히 태양으로부터) 오며 그리고 미립자들을 제외한 X 레이들 및 감마 레이들 그리고 수백 MHz 및 수백 THz 사이의 주파수들을 가진 전자기파들로 구성된다.

인공적인 전자기파는 라디오-TV 디바이스, 전자 모바일 디바이스로부터 수신될 각 캐리어들을 구비한 신호들을 통해서 또는 어떤 전기 또는 전자 장비를 주거에서, 산업적으로 또는 개별적으로 사용하는 것에 의해 인공적으로 생성된 전자기파를 의도한 것이다.

현재, 전자기파들을 직류 전류로 변환하기 위한 알려진 컨버터는 존재하지 않는다.

반면에, Kotter 등의 제목 "Solar antenna electromagnetic collectors", Proceedings of ES2008, Energy Sustainability 2008, 14 August 2008 공개문헌에서 개시된 전자기파 컬렉터가 존재한다.

상기 전자기 컬렉터는 전자기 스펙트럼의 파장들을 탐지하고 전기 에너지인 태양 에너지를 변환할 수 있다.

특히, 상기 컨버터는 미리 정해진 파장들에서 공진할 수 있는 나노안테나들 및 교류 전류를 정류하기 위한 터널 다이오드들로 구성된다.

그러나, 상기 전자기 컬렉터에는 몇몇의 불리한 점들이 있다.

상기 전자기 컬렉터가 시간에 대해 안정된 직류 전류를 제공할 수 없다는 사실에 의해 불리하다.

구조가 복잡하여, 제조 비용이라는 결과를 가져온다는 사실이 또 불리하다.

본 발명의 목표는 상기 불리함들을 극복하여, 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터를 제공하며, 간단한 구조 및 낮은 비용을 가지게 한다는 것이다.

유리하게도, 상기 컨버터에 연결된 부하는 상기 컨버터에 의해 생성된 직류 전류로부터 전력을 공급받을 수 있다.

본 발명의 추가의 목표는 상기 컨버터가 교류 전류를 직류 전류로 고속으로 정류할 수 있다는 사실에 의해 주어진다.

그러므로 본 발명의 목적은 1mm 및 400nm 사이의 파장을 가진 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터이며, 여기에서 상기 컨버터는:

- 전자기파를 픽업하도록 구성되며 상기 전자기파의 주파수에서 공진하도록 구성되어, 상기 전자기파의 주파수와 동일한 주파수를 가진 교류 전류를 생성하도록 하는 적어도 하나의 안테나,

- 상기 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 적어도 하나의 정류기를 포함하며, 여기에서 상기 적어도 하나의 정류기가 상기 안테나에 직렬로 연결된다.

상기 안테나를 참조하면, 상기 안테나는:

o 상기 전자기파의 파장의 사분의 일과 동일한 두께를 갖는 유전체 레이어,

o 금속 재질의 전도성 레이어를 포함한다.

상기 정류기를 참조하면, 상기 정류기는 퀀텀 다이오드 (quantum diode)를 포함하며, 이때에 상기 퀀텀 다이오드는:

o 제1 표면 및 상기 제1 표면 맞은편인 제2 표면을 포함하며, 상기 전자기파의 파장의 사분의 일과 동일한 두께를 가지는, 제1 유전체 레이어,

o 상기 안테나의 전도성 레이어의 금속 재질과는 상이한 제1 금속 재질로 만들어진 제1 전극 또는 캐소드로서, 상기 제1 전극은 상기 제1 유전체 레이어의 제1 표면과 부분적으로 접촉하며 상기 안테나와 부분적으로 접촉하며; 횡단면에서 상기 제1 전극은 제1 높이를 가지며 그리고 상기 제1 유전체 레이어의 제1 표면과 접촉하는 제1 말단 및 상기 제1 말단 맞은편인 제2 말단을 구비한 제1 측면, 상기 제1 유전체 레이어의 제1 표면과 접촉하는 제1 말단 및 상기 제1 말단 맞은편의 제2 말단을 구비한 제2 측면, 그리고 상기 제1 측면의 제2 말단을 상기 제2 측면의 제2 말단에 연결시키는 제3 측면을 구비하며, 상기 제3 측면은 상기 제1 측면 및 상기 제3 측면이 접촉 포인트를 가지도록 하는 방식으로 상기 제1 측면의 제2 말단과 접촉하는 제1 말단을 구비한, 제1 전극 또는 캐소드,

o 제1 파트를 포함하는 제2 유전체 레이어로서, 상기 제1 파트는 상기 제1 전극의 상기 제3 측면의 일부와 접촉하는 제1 부분, 상기 제1 전극의 상기 제1 측면과 접촉하는 제2 부분, 및 상기 제1 유전체 레이어의 제1 표면의 일부와 접촉하는 제3 부분을 포함하는, 제2 유전체 레이어,

o 상기 안테나의 전도성 레이어의 금속 재질과 동일한 제2 금속 재질로 만들어진 제2 전극 또는 아노드로서, 상기 제2 레이어 유전체의 제1 파트와 부분적으로 접촉하여 상기 제2 유전체 레이어의 상기 제1 파트에 의해 상기 제2 전극이 상기 제1 전극과 분리하도록 하며; 횡단면에서 상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 제1 높이보다 더 큰 제2 높이를 가지는, 제2 전극 또는 아노드 (24)를 포함한다.

특히, 상기 제1 측면 및 상기 제3 측면은 자신들이 0° 보다 크며 90°보다 작거나 같은 각도를 형성하도록 하는 방식으로 배치되어, 각 안테나가 상기 전자기파의 주파수에서 공진할 때에, 각자 개수의 전자들이 상기 제1 전극으로부터 상기 제2 전극으로 이동하여 상기 접촉 포인트에서 상기 제2 유전체 레이어에 대한 터널 효과를 위해 점프하도록 한다.

상기 각도는 5° 및 30°사이인 것이 바람직하다.

상기 제2 전기 레이어를 참조하면, 상기 제2 전기 레이어는 1,5 nm 내지 4 nm 범위인, 바람직하게는 2 nm인 두께를 가질 수 있다.

또한, 상기 제2 유전체 레이어는 상기 제1 파트로부터 이격된 제2 파트를 포함할 수 있으며, 상기 제2 파트는 상기 제1 전극의 상기 제3 측면의 추가 부분과 접촉하는 제1 부분, 상기 제1 전극의 상기 제2 측면과 접촉하는 제2 부분, 상기 제1 유전체 레이어의 제1 표면의 추가 부분과 접촉하는 제3 부분을 포함한다.

특히, 상기 제2 파트 및 상기 제1 파트 사이의 거리는 70nm 및 100nm 사이이다.

상기 퀀텀 다이오드는 상기 제1 유전체 레이어의 제2 표면과 접촉하여 배치된 지지 레이어를 포함할 수 있다.

제1 대안에서, 상기 퀀텀 다이오드의 상기 지지 레이어는: 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터 패브릭, 시클로올레핀 공중합체 (cycloolefin copolymer), 바람직하게는 토파스 (Topas)의 그룹으로부터 선택된 재질로 만들어진다.

제2 대안에서, 상기 퀀텀 다이오드의 상기 지지 레이어는 유리, 플렉시 유리 (plexiglas)의 그룹으로부터 선택된 재질로 만들어진다.

특히, 상기 퀀텀 다이오드를 참조하면, 상기 제1 유전체 레이어는 이산화 규소로 만들어질 수 있으며, 상기 제1 전극은 크롬으로 만들어질 수 있으며, 상기 제2 유전체 레이어는 이알루미늄 삼산화물 (dialuminium trioxide)이나 하프늄 이산화물 (hafnium dioxide)로 만들어질 수 있으며, 그리고 상기 제2 전극은 금으로 만들어질 수 있다.

상기 안테나를 참조하면, 상기 유전체 레이어는 제1 표면 및 그 제1 표면 맞은편의 제2 표면 (110B)을 구비한다.

제1 대안에서, 상기 안테나는:

상기 유전체 레이어의 제1 표면과 접촉하며, 바람직하게는 크롬으로 만들어진 강화 레이어;

상기 유전체 레이어의 제2 표면과 접촉하는 지지 레이어를 포함할 수 있으며, 그리고

상기 전도성 레이어는 상기 강화 레이어와 접촉하여 배치되며, 이 경우 상기 전도성 레이어는 바람직하게는 금으로 만들어진다.

제2 대안에서, 상기 전도성 레이어는 상기 유전체 레이어의 제1 표면과 접촉하여 배치되며, 여기에서 상기 전도성 레이어는 바람직하게는 알루미늄이나 구리로 만들어진다.

상기 안테나의 지지 레이어를 참조하면, 상기 지지 레이어는: 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터 패브릭, 시클로올레핀 공중합체, 바람직하게는 토파스의 그룹으로부터 선택된 재질로 만들어질 수 있다.

상기 안테나의 유전체 레이어를 참조하면, 상기 유전체 레이어는 실리콘 이산화물로 만들어질 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 안테나는 제1 쌍극자 및 제2 쌍극자를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 안테나는 평면형 안테나인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따라서, 상기 안테나의 두께는 0.3μm 및 0.5μm 사이에 있을 수 있으며, 바람직하게는 0.3μm 이다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

본 발명은 실시예에 따라 예시적으로 이제 설명될 것이지만 제한하기 위한 목적은 아니며, 동봉된 도면들을 특히 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 컨버터의 제1 실시예의 개략적인 모습이며, 안테나들의 그룹 및 그 안테나들의 그룹에 직렬로 연결된 정류기를 포함하며, 여기에서 안테나들의 상기 그룹 중의 안테나들은 서로 직렬로 연결되며 각 안테나는 적외선 스펙트럼에 속한 파장을 가진 전자기파와 공진하도록 구성된다.
도 2a는 도 1의 컨버터의 안테나들의 그룹 중의 안테나의 개략적인 모습이며, 여기에서 상기 안테나는 정사각형 나선의 형상을 가지며 제1 쌍극자 및 제2 쌍극자를 포함하며, 이 쌍극자들 각각은 복수의 부분들을 포함한다.
도 2b는 도 1의 컨버터의 안테나들의 그룹 중의 안테나의 개략적인 모습이며, 그 안테나의 파트인 상기 두 쌍극자들의 각 부분의 길이 값이 도시된다.
도 2c는 도 1의 컨버터의 안테나들의 그룹 중 안테나의 개략적인 모습이며, 동일 안테나의 두 쌍극자들의 상이한 부분들 사이의 거리들이 도시된다.
도 3은 도 1의 컨버터의 안테나들의 그룹 중의 안테나의 레이어 구조를 보여주는 단면 모습이다.
도 4는 도 1의 컨버터의 안테나들의 그룹 중의 안테나를 위한 레이어 구조의 대안을 보여준다.
도 5는 상기 컨버터의 정류기의 개략적인 모습이다.
도 6은 본 발명에 따른 컨버터의 제2 실시예의 개략적인 모습이며, 안테나들의 그룹 및 안테나들의 상기 그룹에 직렬로 연결된 하나의 정류기를 포함하며, 여기에서 안테나들의 상기 그룹 중 안테나들은 서로 직렬로 연결되며, 상기 안테나들 중의 각 안테나는 자외선 스펙트럼에 속한 파장을 가진 전자기파와 공진하도록 구성되며, 그 파장 값은 가시광 스펙트럼의 파장들의 값과 가깝다.
도 7a는 도 6의 컨버터의 안테나들의 그룹 중 안테나의 개략적인 모습이며, 여기에서 상기 안테나는 타원 나선 형상을 가지며 제1 쌍극자 및 제2 쌍극자를 포함하며, 상기 제1 쌍극자의 제1 말단 및 상기 제2 쌍극자의 제1 말단 사이의 거리 값, 상기 제1 쌍극자의 제2 말단 및 상기 제2 쌍극자의 제2 말단 사이의 거리 값 그리고 제1 쌍극자의 미리 정해진 제1 포인트 및 상기 제2 쌍극자의 미리 정해진 제2 포인트 사이의 거리 값이 도시된다.
도 7b는 도 6의 컨버터의 안테나들의 그룹 중의 안테나의 개략적인 모습이며, 상기 제1 쌍극자의 제1 말단으로부터 상기 제1 쌍극자의 제2 말단까지의 제1 방향에서 상기 안테나의 제1 쌍극자 및 제2 쌍극자 사이의 거리를 어떻게 변경하는가, 그리고 상기 제2 쌍극자의 제1 말단으로부터 상기 제2 쌍극자의 제2 말단까지의 제2 방향에서 상기 동일한 안테나의 제2 쌍극자 및 제1 쌍극자 사이의 거리를 어떻게 변경하는가가 도시된다.
도 7c는 도 6의 컨버터의 안테나들의 그룹 중의 안테나의 개략적인 모습이며, 상기 제1 쌍극자의 일부 부분들의 폭들 및 상기 제2 쌍극자의 일부 부분들의 폭들이 도시된다.
도 8은 변환 시스템의 개략적인 모습이며, 여기에서 상기 변환 시스템은 서로에게 직렬로 연결된 두 개의 컨버터들을 포함한다.

본 명세서 설명 및 청구범위의 모든 곳에서, "포함한다"의 용어는 "구성된다"의 용어로 대체되는 경우가 포함된다.

도 1을 특별하게 참조하여, 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터의 제1 실시예가 설명된다.

상기 컨버터는 다음의 것들을 포함한다:

- 전자기파를 픽업 (pick up)하도록 구성되며 상기 전자기파의 주파수에서 공진하도록 구성되어, 상기 전자기파의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 교류 전류를 생성하기 위한 적어도 하나의 안테나 (1),

- 상기 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 적어도 하나의 정류기 (2)로, 상기 적어도 하나의 정류기는 상기 안테나에 직렬로 연결된, 적어도 하나의 정류기 (2).

특히, 설명되는 상기 실시예에서, 상기 컨버터는 서로에게 직렬로 연결된 복수의 안테나들을 포함한다.

다른 말로 하면, 상기 컨버터는 차례로 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있는 안테나들의 그룹을 포함한다.

안테나들 (1)을 참조하면, 각 안테나 (1)는 다음의 것들을 포함한다:

o 상기 전자기파의 파장의 사분의 일과 동일한 두께를 가진 유전체 레이어 (110) (도 3을 참조하여 아래에서 도시됨),

o 금속 재질의 전도성 레이어 (130. 130') (도 3 및 도 4를 참조하여 아래에서 도시됨).

개시되는 실시예에서, 안테나들의 상기 그룹은 행렬 4 x 4에 따라 배치된 16개 안테나들을 포함하며 상기 정류기 (2)는 네 개의 로우 및 네 개의 컬럼으로 식별되는 상기 행렬 내 위치를 차지하는 안테나에 직렬로 연결된다.

특히, 각 안테나는 제1 쌍극자 (1A) 및 제2 쌍극자 (1B)를 포함한다.

또한, 상기 행렬 내 로우에 배치된 안테나들 및 상기 로우 다음인 상기 행렬의 추가의 로우에 배치된 안테나들 사이의 거리는 0.2 μm이다.

그러나, 안테나들의 상기 그룹 어느 것도 16개의 안테나들을 반드시 포함하지는 않으며 상기 안테나들은 반드시 행렬에 따라서 배치되지도 않는다.

예를 들면, 안테나들의 상기 그룹은 임의 개수의 복수의 안테나들을 포함하여, 그 복수의 안테나들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 로우를 형성하는 방식으로 축을 따라 배치될 수 있다.

상기 안테나들 각각은, 적외선 스펙트럼에 속하며 155,08μm의 파장 (대략적으로 1,93THz와 동일한 주파수)을 가지는 전자기파와 공진하도록 구성되며 그리고 상기 전자기파의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 교류 전류를 생성하도록 구성된다.

그런 안테나들은 낮 및 밤 동안에 전자기파들을 픽업하는 것을 가능하게 하며, 이는 적외선 광선들이 낮 및 밤에 존재하기 때문이다.

또한, 각 안테나 (1)는, 정사각형 나선을 형성하도록 하는 방식으로 실질적으로 형성된 기하학적인 구조를 가진다.

실제로, 도 2a로부터 특히 볼 수 있듯이, 상기 제1 쌍극자 (1A) 및 상기 제2 쌍극자 (1B)는, 그 쌍극자들이 실질적으로 정사각형 나선을 형성하는 방식으로 배치된다.

특히, 상기 제1 쌍극자 (1A) 및 상기 제2 쌍극자 (1B)는 제1 부분 S1,S1', 상기 제1 부분에 직교하는 제2 부분 S2,S2', 상기 제2 부분에 직교하는 제3 부분 S3,S3', 상기 제3 부분에 직교하는 제4 부분 S4,S4', 상기 제4 부분에 직교하는 제5 부분 S5,S5', 상기 제5 부분에 직교하는 제6 부분 S6,S6', 상기 제6 부분에 직교하는 제7 부분 S7,S7',상기 제7 부분에 직교하는 제8 부분 S8,S8'을 각각 구비한다.

상기 제1 쌍극자 1A를 참조하면, 상기 제1 부분 S1은 제3 부분 S3에, 제5 부분 S5에 그리고 제7 부분 S7에 평행하며, 그리고 상기 제2 부분 S2은 상기 제4 부분 S4에, 상기 제6 부분 S6에 그리고 상기 제8 부분 S8에 평행하다.

상기 제2 쌍극자 1B를 참조하면, 상기 제1 부분 S1'은 제3 부분 S3'에, 제5 부분 S5'에 그리고 제7 부분 S7'에 평행하며, 그리고 상기 제2 부분 S2'은 상기 제4 부분 S4'에, 상기 제6 부분 S6'에 그리고 상기 제8 부분 S8'에 평행하다.

상기 두 쌍극자들은, 상기 제1 쌍극자 1A의 제1 부분 S1이 상기 제2 쌍극자 1B의 제1 부분 S1'에 평행하며 그리고 상기 제1 쌍극자 1A의 제2 부분 S2이 제2 쌍극자 1B의 제2 부분 S2'에 평행하도록 하는 방식으로 배치된다.

개시되는 제1 실시예에서, 각 쌍극자의 길이는 19.3887μm 이며 그리고 상기 안테나는, 금속 재질이며 바람직하게는 금인 0.3μm의 두께를 가지는 전도성 레이어를 구비한 (아래에서 설명되는) 복수의 레이어들을 포함한다.

도 2b는 안테나들의 상기 그룹 중 두 개의 안테나 쌍극자들 (1) 각각의 길이들을 보여준다.

도 2b에서 보이는 모든 값들은 μm 로 표현된다.

제1 쌍극자 1A를 참조하면, 각 부분의 길이들은 아래와 같다:

제1 부분 S1의 길이는 1.8508μm,

제2 부분 S2의 길이는 4.775μm,

제3 부분 S3의 길이는 3.5258μm,

제4 부분 S4의 길이는 3.4306μm,

제5 부분 S5의 길이는 2.3696μm,

제6 부분 S6의 길이는 2,1427μm,

제7 부분 S7의 길이는 1,3757μm,

제8 부분 S8의 길이는 0.9082μm.

제2 쌍극자 1B를 참조하면, 각 부분의 길이들은 아래와 같다:

제1 부분 S1'의 길이는 1.7523μm,

제2 부분 S2'의 길이는 4.7273μm,

제3 부분 S3'의 길이는 3.5258μm

제4 부분 S4'의 길이는 3.4367μm,

제5 부분 S5'의 길이는 2.3652μm,

제6 부분 S6'의 길이는 2.1414μm,

제7 부분 S7'의 길이는 1.3911μm,

제8 부분 S8'의 길이는 0.9242μm.

상기 쌍극자들의 폭을 참조하면, 상기 제1 쌍극자의 각 부분의 폭은 0.3521μm이며 상기 제2 쌍극자의 각 부분의 폭과 동일하다.

또한, 상기 제1 쌍극자 1A 및 상기 제2 쌍극자 1B는 각자의 제1 말단 11A,11B 및 각자의 제2 말단 12A,12B을 가진다.

상기 제1 쌍극자 1A의 상기 제1 말단 11A은 상기 제1 쌍극자 자체의 제1 부분 S1에 연결되며 그리고 상기 제1 쌍극자 1A의 상기 제2 말단 12A은 상기 제1 쌍극자 그 자체의 제8 부분 S8에 연결된다.

상기 제1 말단 11A의 길이는 0.9528μm (0.6007μm + 0.3521μm) 이며 그 제1 말단 11A의 폭은 0.5058μm 이다.

상기 제2 쌍극자 1B의 제1 말단 11B는 그 제2 쌍극자 그 자체의 제1 부분 S1'에 연결되며 그리고 상기 제2 쌍극자 1B의 제2 말단 12B는 상기 제2 쌍극자 그 자체의 제8 부분 S8'에 연결된다.

상기 제1 말단 11B의 길이는 0.7676μm 이며 그 제1 말단 11B의 폭은 0.5058μm 이다.

상기 안테나의 제1 쌍극자 1A의 제2 말단 11B은 동일한 안테나의 제2 쌍극자 1B의 제2 말단 12B에 대면하며 그리고 상기 안테나의 제2 쌍극자 1B의 제1 말단 11B은, 안테나들의 동일한 그룹에 속한 상기 안테나에 연속하며 배치되며 직렬로 연결된 추가의 안테나의 제1 쌍극자 1A의 제1 말단 11A에 연결된다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제2 말단 12A 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제2 말단 12B 사이의 거리는 0.22μm 이다.

도 2c는 안테나들의 그룹 중의 안테나 (1)의 서로 병렬인 두 쌍극자들의 상이한 부분들 사이의 거리를 보여준다.

도 2c에서 보이는 모든 수치 값들은 μm로 표현된다.

상기 쌍극자들 사이의 거리들 및 쌍극자 두께들은 안테나 그 자체의 공진을 최적화하기 위해 상기 쌍극자들 사이의 절연 용량을 생성하기 위한 방식으로 선택된다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제1 부분 S1 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제3 부분 사이의 거리는 0.3108μm 이다.

상기 제1 쌍극자의 제2 부분 S2 및 상기 제2 쌍극자의 제4 부분 S4' 사이의 거리는 0.7730μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제3 부분 S3 및 상기 제2 쌍극자의 제1 부분 S1' 사이의 거리는 0.3092μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제3 부분 S3 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제5 부분 S5' 사이의 거리는 0.3110μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제4 부분 S4 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제2 부분 S2' 사이의 거리는 0.2750μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제4 부분 S4 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제6 부분 S6' 사이의 거리는 0.2704μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제5 부분 S5 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제3 부분 S3' 사이의 거리는 0.3106μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제5 부분 S5 및 상기 제2 쌍극자의 제7 부분 S7' 사이의 거리는 0.3308μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제6 부분 S6 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제4 부분 S4' 사이의 거리는 0.2706μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제6 부분 S6 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제8 부분 S8' 사이의 거리는 0.1370μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제7 부분 S7 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제5 부분 S5' 사이의 거리는 0.3126μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제8 부분 S8 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제6 부분 S6' 사이의 거리는 0.1450μm 이다.

상기 제1 쌍극자 1A의 제8 부분 S8 및 상기 제2 쌍극자 1B의 제7 부분 S7' 사이의 거리는 0.3118μm 이다.

도 3은 안테나들의 그룹 중의 안테나 (1)의 레이어 구조 (layered structure)를 보여준다.

상기 안테나 (1)는 밑부터 위로 연속하여 배치된 다음의 레이어들을 포함한다:

- 지지 레이어 (100),

- 유전체 레이어 (110),

- 금속 재질인, 바람직하게는 크롬인 강화 레이어 (120)

- 금속 재질인, 바람직하게는 금인 전도성 레이어 (130).

특히, 상기 유전체 레이어 (110)는 제1 표면 110A 및 그 제1 표면 110A 맞은 편에 제2 표면 110B을 포함한다.

크롬인 상기 강화 레이어 (120)는 상기 유전체 레이어 (110)의 제1 표면 110A와 접촉하며 그리고 상기 지지 레이어 (100)는 상기 유전체 레이어의 제2 표면 110B와 접촉한다.

금이 양호한 도체이기 때문에 상기 전도성 레이어 (130)는 금으로 만들어진다. 그러나, 금인 상기 전도성 레이어가 쉽게 휘어지면 변형될 수 있으며, 심지어는 파괴되어 전류의 통과를 차단하는 위험성이 있다. 결과적으로, 상기 안테나의 구조는 금인 상기 전도성 레이어를 강화하기 위해 크롬인 강화 레이어 (120)를 제공한다.

상기 유전체 레이어는 이산화규소 (SiO₂)인 것이 바람직하다.

상기 지지 레이어 (100)는 폴리에틸렌이나 폴리카보네이트와 같은 중합체 재질인 것이 더 바람직하다.

특히, 상기 지지 레이어는: 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터 패브릭, 시클로올레핀 공중합체 (cycloolefin copolymer), 바람직하게는 토파스 (Topas)의 그룹으로부터 선택된 재질일 수 있다.

상기 중합체 재질은 상기 지지 레이어에게 미리 정해진 정도의 유연성을 부여하며 상기 지지 레이어가 상기 안테나의 집단을 구축하도록 허용한다.

특히 상기 강화 레이어 (120) 및 상기 전도성 레이어 (130)를 참조하면, 상기 강화 레이어 (120)는 상기 유전체 레이어 (110) 상에 리토그래프 (lithograph)되며 상기 전도성 레이어 (130)는 상기 강화 레이어 (120) 상에 리토그래프되는 것이 바람직하다.

도 4에서 보이는 대안에서, 각 안테나 (1)는 밑에서 위로 연속하여 배치된 다음의 레이어들을 포함한다:

- 지지 레이어 (100),

- 유전체 레이어 (110),

- 금속 재질인, 바람직하게는 알루미늄이나 구리인 전도성 레이어 (130')

특히, 상기 전도성 레이어 (130')는 상기 유전체 레이어 (110)의 제1 표면 110A과 접촉하며, 상기 지지 레이어 (100)는 상기 유전체 레이어 (110)의 제2 표면 (110B)과 접촉한다.

다른 말로 하면, 그런 대안에서, 금인 상기 전도성 레이어 (130) 및 크롬인 강화 레이어 (120)는 상기 안테나의 구조에서는 존재하지 않으며 알루미늄이나 구리인 전도성 레이어 (130')로 교체된다.

알루미늄이나 구리인 전도성 레이어의 존재는 안테나의 제조 비용을 줄이는 것을 가능하게 한다.

특히 상기 전도성 레이어 (130')를 참조하면, 상기 전도성 레이어 (130')가 상기 유전체 레이어 (110) 상에 리토그래프된 것이 바람직한다.

도 5는 안테나들의 그룹에 의해 생성된 교류 전류를 직류 전류로 변환하도록 구성된 정류기 (2)의 구조의 개략적인 모습이며, 이를 통해 상기 정류기에 연결된 부하에 전력이 공급될 수 있다.

상기 정류기 (2)를 참조하면, 상기 정류기 (2)는 퀀텀 다이오드 (quantum diode)를 포함하며, 여기에서 상기 퀀텀 다이오드는:

o 제1 표면 (21A) 및 상기 제1 표면 (21A) 맞은편인 제2 표면 (21B)을 포함하며, 여기에서 상기 전자기파의 파장의 사분의 일과 동일한 두께를 가지는, 제1 유전체 레이어 (21),

o 상기 안테나 (1)의 전도성 레이어 (130)의 금속 재질과는 상이한 제1 금속 재질로 만들어진 제1 전극 또는 캐소드 (22)로서, 상기 제1 전극 (22)은 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)과 부분적으로 접촉하며 상기 안테나 (1, 1')와 (특히 상기 안테나 (1)의 제1 쌍극자 (1A)와) 부분적으로 접촉하며; 횡단면에서 상기 제1 전극 (22)은 제1 높이 (H1)를 가지며 그리고 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)과 접촉하는 제1 말단 및 상기 제1 말단 맞은편인 제2 말단을 구비한 제1 측면 (221), 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)과 접촉하는 제1 말단 및 상기 제1 말단 맞은편의 제2 말단을 구비한 제2 측면 (222), 그리고 상기 제1 측면 (221)의 제2 말단을 상기 제2 측면 (222)의 제2 말단에 연결시키는 제3 측면 (223)을 구비하며, 상기 제3 측면 (223)은 상기 제1 측면 및 상기 제3 측면이 접촉 포인트 (P)를 가지도록 하는 방식으로 상기 제1 측면 (221)의 제2 말단과 접촉하는 제1 말단을 구비한, 제1 전극 또는 캐소드 (22),

o 제1 파트 (231)를 포함하는 제2 유전체 레이어 (23)로서, 여기에서 상기 제1 파트는 상기 제1 전극 (22)의 상기 제3 측면 (223)의 일부 및 상기 안테나 (1)의 부분과 (특히 상기 안테나 (1)의 제1 다이폴 (1A)과) 접촉하는 제1 부분 (231A), 상기 제1 전극 (22)의 상기 제1 측면 (221)과 접촉하는 제2 부분 (231B), 및 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)의 일부와 접촉하는 제3 부분 (231C)을 포함하는, 제2 유전체 레이어 (23),

o 상기 안테나 (1)의 전도성 레이어의 금속 재질과 동일한 제2 금속 재질로 만들어진 제2 전극 또는 아노드 (24)로서, 상기 제2 레이어 유전체 (23)의 제1 파트와 부분적으로 접촉하여 상기 제2 유전체 레이어 (23)의 상기 제1 파트 (231)에 의해 상기 제2 전극 (24)이 상기 제1 전극 (22)과 분리하도록 하며; 횡단면에서 상기 제2 전극 (24)은 상기 제1 전극 (22)의 제1 높이 (H1)보다 더 큰 제2 높이 (H2)를 가지는, 제2 전극 또는 아노드 (24)를 포함한다.

특히, 상기 제1 전극 (22)의 상기 제1 측면 (221) 및 상기 제3 측면 (223)은 자신들이 0° 보다 크며 90°보다 작거나 같은 각도를 형성하도록 하는 방식으로 배치되어, 각 안테나 (1)가 상기 전자기파의 주파수에서 공진할 때에, 각자 개수의 전자들이 상기 제1 전극 (22)으로부터 상기 제2 전극 (24)으로 이동하여 상기 접촉 포인트 (P)에서 상기 제2 유전체 레이어 (23)에 대한 터널 효과를 위해 점프하도록 한다.

결과적으로, 그런 터널 효과는 퀀텀 터널 효과이며 그리고 전자들의 상기 개수는 상기 제2 유전체 레이어 (23)를 통해 지나가서 상기 제2 전극 (24) 도달할 수 있으면서도. 그런 개수의 전자들이 상기 제2 유전체 레이어 (23)에 대한 추가의 점프를 통해 상기 제1 전극 (22)으로 돌아가는 가능성은 존재하지 않는다.

고주파수에서, 제1 전극 (22)으로부터 제2 전극 (24)으로의 그런 개수의 전 자들의 점프는 (나노초의 차수인) 시간 Δt에서 발생하여, 일단 제2 전극에 도달하면 그런 개수의 전자들이 자신의 단일방향 경로로 계속하도록 한다.

유리하게는, 상기 퀀텀 다이오드는 가열되지 않으며 정션 (junction) 다이오드에 관한 에너지의 면에서 더욱 효율적이며, 이는 상기 퀀텀 다이오드가 상기 정션 다이오드에 관하여 무관한 일정 양의 에너지 및 일정 양의 열을 소산시키기 때문이다.

상기 제1 전극 (22)으로부터 단일 포인트, 즉, 상기 접촉 포인트 P에서 제2 전극 (24)으로의 전자들의 통과를 용이하게 하기 위해 그리고 전자들의 분산을 줄이기 위해 상기 각도는 5° 및 30° 사이인 것이 바람직하며, 이는 교류 전류로부터 직류 전류로 변환하는데 있어서 더 큰 효율성을 획득하기 위한 것이다.

개시되는 제1 실시예에서, 상기 제1 전극 (22)은 상기 안테나 (1)의 제1 쌍극자 (1A)와 부분적으로 접촉하지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 그 안테나 (1)의 제2 쌍극자 (1B)와는 접촉할 수 있다.

또한, 상기 유전체 레이어 (23)는 상기 제1 파트 (231)로부터 이격된 제2 파트를 포함하며, 여기에서 상기 제2 파트 (232)는 상기 제1 전극 (22)의 상기 제3 측면 (223)의 추가 부분과 접촉하는 제1 부분 (232A), 상기 제1 전극 (22)의 상기 제2 측면 (222)과 접촉하는 제2 부분 (232B), 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)의 추가 부분과 접촉하는 제3 부분 (232C)을 포함한다.

상기 제2 파트 (232) 및 상기 제1 파트 (231) 사이의 거리, 특히 상기 제1 파트 (231)의 제1 부분 (231A) 및 상기 제2 파트 (232)의 제1 부분 (232) 사이의 거리는 70nm 및 100nm 사이이다.

또한, 개시되는 제1 실시예에서, 상기 제1 유전체 레이어 (21)는 이산화 실리콘 (SiO₂)으로 만들어지며, 상기 제1 전극 (22)으로 만들어진 제1 금속 재질은 크롬이며, 상기 제2 유전체 레이어 (23)는 이알루미늄 삼산화물 (dialuminium trioxide) (Al₂O₃)로 만들어지며, 그리고 상기 제2 전극 (23)으로 만들어진 제2 금속 재질은 금이다.

대안에서, 상기 제2 유전체 레이어 (23)를 참조하면, 상기 이알루미늄 삼산화물은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 하프늄 이산화물 (hafnium dioxide) (HfO₂)으로 대체될 수 있다.

더욱이, 상기 제2 유전체 레이어의 두께는 상기 제1 전극 (22)으로부터 상기 제2 전극 (24)으로 이동한 전자들이 상기 제2 전극에 도달한 이후에 그 전자들이 상기 제1 전극으로 돌아오는 것을 방지하기 위한 방식으로 선택된다.

상기 유전체 레이어 (23)의 두께는 1.5nm 및 4nm 사이이며, 바람직하게는 2nm 이다.

이미 언급된 것처럼, 상기 정류기 (2)는 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 퀀텀 다이오드를 포함한다. 특히, 언급되었듯이, 상기 다이오드는 퀀텀 다이오드이며 교류 전류를 직류 전류로 고속으로 정류하도록 구성된 구조를 가진다.

이것은 퀀텀 다이오드 구조의 비대칭성으로 인한 것이며 상기 구조의 비대칭성은 상기 제1 전극 (22) 및 상기 제2 전극 (24) 사이의 금속 재질의 차이 그리고 상기 제1 전극 (22) 및 상기 제2 전극 (24) 사이의 높이에서의 차이에 의해 주어진다.

또한, 상기 퀀텀 다이오드는 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제2 표면과 접촉하도록 배치된 지지 레이어 (20)를 포함한다.

제1 대안에서, 상기 지지 레이어 (20)는 미리 정해진 정도의 유연성을 가지며, 폴리에틸렌, 폴리에스터 패브릭의 그룹으로부터 선택된 재질일 수 있다.

제2의 대안에서, 상기 지지 레이어 (20)는 미리 정해진 정도의 강성을 가질 수 있으며, 유리, 플렉시 유리 (plexiglas)의 그룹으로부터 선택된 재질일 수 있다.

도 6에서 보이는 컨버터의 제2 실시예에서, 상기 제1 실시예와는 상이하게, 안테나들의 그룹 중의 각 안테나 (1)는, 적외선 스펙트럼에 속하며 11.2μm 와 동일한 파장 (대략 26THz와 동일한 주파수)을 가지는 전자기파들과 공진하도록 구성되며, 여기에서 상기 파장은 가시광 스펙트럼에 속하는 파장들에 가까운 값을 가진다.

개시되는 상기 제2 실시예에서, 상기 컨버터의 안테나들의 그룹은 행렬 5 x 6에 따라 배치된 30개의 안테나들 (1') 및 상기 5개 로우 및 6개 컬럼에 의해 식별된 상기 행렬 내 위치를 차지하는 상기 안테나에 직렬로 연결된 정류기 (2)를 포함한다.

그러나, 안테나들의 상기 그룹이 30개의 안테나들을 포함하거나 상기 안테나들이 행렬에 따라 배치될 필요는 없다.

예를 들면, 안테나들의 상기 그룹은 임의 개수의 복수의 안테나들을 포함하여, 그 복수의 안테나들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 로우를 형성하기 위해 축을 따라 배치될 수 있다.

각 안테나 (1')는 제1 쌍극자 (1A') 및 제2 쌍극자 (1B')를 포함하며 타원 나선을 형성하기 위한 방식으로 실질적으로 형성된 기하학적 구조를 가진다.

실제로, 상기 제1 쌍극자 (1A') 및 상기 제2 쌍극자 (1B')는 자신들 상에서 구부러지며 타원 나선형을 형성하기 위한 방식으로 배치된다.

특히, 상기 제1 쌍극자 (1A') 및 상기 제2 쌍극자 (1B')는 각자의 제1 말단 11A',11B' 및 각자의 제2 말단 12A',12B'을 가진다.

상기 안테나 (1')의 제2 쌍극자 1B'의 제2 말단 12B'은 동일한 안테나의 제1 쌍극자 1A'의 제2 말단 12A'에 근접하여 배치된 상기 제1 쌍극자 (1A')의 말단 부분에 대면하며, 그리고 상기안테나의 제2 쌍극자 1B'의 제1 말단 11B'은, 상기 안테나에 직렬로 연결되어 연속하며 배치된 추가의 안테나의 제1 쌍극자 1A'의 제1 말단 11A'에 연결된다.

도 7a에, 상기 제1 쌍극자 (1A')의 제1 말단 (11A') 및 상기 제2 쌍극자 (11B')의 제1 말단 사이의 거리 값, 상기 제1 쌍극자 (1A')의 제2 말단 (12A') 및 상기 제2 쌍극자 (1B')의 제2 말단 (12B') 사이의 거리 값 그리고 제1 쌍극자 (1A')의 미리 정해진 제1 포인트 및 상기 제2 쌍극자 (1B')의 미리 정해진 포인트 사이의 거리 값을 보여준다.

도 7a에서 보이는 모든 수치 값들은 μm 단위로 표현된다.

도 7a에서 보이는 것처럼, 제1 쌍극자 (1A')의 제2 말단 (12A') 및 제2 쌍극자 (1B')의 제2 말단 (12B') 사이의 거리는 0.2μm 이다.

(상기 제1 쌍극자 (1A') 및 상기 제2 쌍극자 (1B')를 포함하는) 상기 안테나 (1')의 형상은, 그 안테나가 2.53μm와 동일한 밑변 및 2.55μm와 동일한 높이를 가지는 직사각형 내에 새겨지도록 한다.

특히, 제1 쌍극자 (1A')의 제1 말단 (11A') 및 제2 쌍극자 (1B')의 제1 말단 (11B')은 제1 축 A 상에 배치되며 그리고 상기 제1 축 A에 수직이며 상기 제 쌍극자 (1A')의 제2 말단으로 지나가는 제2 축 B 상에 배치된 미리 정해진 제1 포인트 D1 및 미리 정해진 제2 포인트 D2 사이의 거리는 2.55μm와 동일하다.

도 7b는 상기 제1 쌍극자 (1A')의 말단 (11A')으로부터 상기 제1 쌍극자 (1A')의 제2 말단 (12A')까지의 제1 방향에서 상기 안테나 (1')의 제1 쌍극자 (1A') 및 제2 쌍극자 (1B') 사이의 거리를 어떻게 변경하는가, 그리고 상기 제2 쌍극자 (1B')의 제1 말단 (11B')으로부터 상기 제2 쌍극자의 제2 말단 (12B')까지의 제2 방향에서 상기 동일한 안테나의 제2 쌍극자 (1B') 및 제1 쌍극자 (1A') 사이의 거리를 어떻게 변경하는가를 보여준다.

도 7b에서 보이는 모든 수치 값들은 μm로 표현된다.

도 7b에서 볼 수 있듯이, 제1 쌍극자 (1A') 및 제2 쌍극자 (1B') 사이의 거리는 0.27μm 와 동일한 제1 값으로부터 0.40μm과 동일한 제2 값으로 상기 제1 쌍극자 (1A)의 제1 말단 (11A')으로부터 상기 제1 쌍극자 그 자체의 제2 말단 (12A')까지의 제1 방향에서 증가한다.

상기 제2 쌍극자 (1B') 및 상기 제1 쌍극자 (1A') 사이의 거리는, 상기 제2 쌍극자 (1B')의 제1 말단 (11B')으로부터 상기 제2 쌍극자 그 자체의 제2 말단 (12B')까지의 제2 방향에서, 0.33μm와 동일한 제1 값으로부터 0.40μm와 동일한 제2 값으로 증가한다

도 7c는 제1 쌍극자 (1A')의 몇몇 부분들의 폭 그리고 상기 안테나 (1')의 제2 쌍극자 (1B')의 몇몇 부분들의 폭들을 보여준다.

도 7c에서 보이는 모든 수치 값들은 μm로 표현된다.

도 7c에서 볼 수 있듯이, 제1 쌍극자 (1A')의 폭은 미리 정해진 부분에 대한 제1 말단 (11A')으로부터 증가하며 상기 제1 쌍극자 그 자체의 제2 말단 (12A')을 향하여 점진적으로 그 후에 감소한다.

상기 제1 쌍극자 (1A')의 폭은 대체로 제2 말단 (12A')에서 0.04μm와 동일한 제1 값으로부터 실질적으로 상기 제1 쌍극자의 4분의 1에 배치된 부분에서 0.25μm와 동일한 제2 값까지 증가하며, 그리고 그 제2 값으로부터 실질적으로 제1 쌍극자의 4분의 3에 배치된 부분에서 0.22μm와 동일한 제3 값까지 그 후에 감소하며, 그리고 상기 제3 값으로부터 제2 쌍극자 (1B')의 제1 말단 (11B)에 근접하여 0.16μm와 동일한 제4 값까지 감소한다.

상기 제2 쌍극자 (1B')의 폭은 실질적으로 제1 말단 (11B')에서 0.004μm와 동일한 제1 값으로부터 실질적으로 상기 21 쌍극자의 4분의 1에 배치된 부분에서 0.25μm와 동일한 제2 값까지 증가하며, 그리고 그 제2 값으로부터 실질적으로 제2 쌍극자의 4분의 3에 배치된 부분에서 0.15μm와 동일한 제3 값까지 그 후에 감소하며, 그리고 상기 제3 값으로부터 제2 쌍극자 (1B')의 제2 말단 (12B')에 근접하여 0.16μm와 동일한 제4 값까지 감소한다.

위에서 개시된 실시예들을 참조하면, 각 안테나는 나노기술에 의해 실행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안테나 (1, 1')는 평면형 안테나인 것이 바람직하다.

또한, 각 안테나의 두께는 0.3μm 및 0.5μm 사이일 수 있으며, 상기 안테나가 상기 퀀텀 다이오드의 저항값보다 더 큰 임피던스 값을 가지도록 하기 위해 바람직하게는 0.3μm 이다. 특히, 개시된 상기 실시예들에서, 그런 두께를 구비하여 370Ω과 동일한 또는 실질적으로 동일한 임피던스 값을 획득하는 것이 가능하며 그리고 상기 제2 유전체 레이어의 유전체 재질에 의해 제공된 퀀텀 다이오드의 저항은 140Ω 및 180Ω 사이의 값을 가진다.

도 8은 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 변환 시스템을 보여준다.

상기 변환 시스템은 제1 실시예를 참조하여 개시된 제1 컨버터 및 제2 실시예를 참조하여 개시된 제2 컨버터를 포함하며, 여기에서 상기 제2 컨버터는 상기 제1 컨버터의 정류기와 직렬로 연결된다.

그러나, 상기 변환 시스템은 서로 직렬로 연결된 임의 개수의 컨버터들을 포함할 수 있으며, 상기 컨버터들은 안테나들의 각자의 그룹들의 일부인 안테나들의 형상의 면에서 또한 서로 동일할 수 있으며 (예를 들면, 각 컨버터는 안테나들의 그룹을 가질 수 있으며, 그 그룹들 중의 안테나들은 정사각형 나선의 기하학적 구조나 타원 나선의 기하학적 구조를 가지며 또는 안테나들의 그룹 중의 각 안테나는 단 하나의 쌍극자만을 포함할 수 있다), 그리고 동일한 개수의 안테나들이나 서로 상이한 여러 안테나들을 가질 수 있다.

유리하게는, 이미 언급된 것처럼, 본 발명의 목적인 상기 컨버터는 자연적인 또는 인공적인 전자기파로부터 직류 전류를 생성하는 것을 허용하며, 그에 의해 상기 컨버터에 연결된 어떤 부하에도 전력을 공급하는 것이 가능하다.

특히, 상기 컨버터에 의해, 상이한 주파수들을 가진 전자기파들을 직류 전류로 변환하는 것이 가능하다.

결과적으로, 난방기나 모터처럼 열을 생성할 수 있는 임의 디바이스의 열에 의해 생성된 전자기파들은 또한 직류 전류로 변환될 수 있다.

두 번째 이점은 상기 컨버터가 단순한 구조를 가지며 결과적으로 낮은 제조 비용, 그리고 낮은 설치 비용이 든다는 사실에 의해 주어진다.

세 번째 이점은 상기 컨버터가 낮 및 밤 둘 모두의 날씨 상태에 독립적으로 직류 전류를 생성할 수 있다는 사실에 의해 주어진다.

네 번째 이점은, 외부 환경에서 사용될 때에, 컨버터가 전자기파들을 픽업하기에 충분하기 때문에, 상기 컨버터는 미리 정해진 방위로 설치될 필요가 없으며, 태양의 위치에 따라서 상기 컨버터를 이동하기 위한 이동 수단이 제공될 필요가 없다는 것이다.

다섯 번째 이점은 상기 컨버터가 환경 친화적인 것은 물론이며 극도로 축소된 두께를 가진 광 (light) 구조를 가진다는 사실에 의해 주어진다.

본 발명은 바람직한 실시예에 따라 한정하려는 목적이 아니라 예시적인 목적을 위해 설명되었지만, 동봉된 청구범위에 따라 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 다양한 변형들 및/또는 수정들이 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

1mm 및 400nm 사이의 파장을 가진 전자기파를 직류 전류로 변환하기 위한 컨버터로서, 상기 컨버터는:
- 전자기파를 픽업하도록 구성되며 상기 전자기파의 주파수에서 공진하도록 구성되어, 상기 전자기파의 주파수와 동일한 주파수를 가진 교류 전류를 생성하도록 하는 적어도 하나의 안테나 (1, 1'),
- 상기 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 적어도 하나의 정류기 (2)를 포함하며,
상기 적어도 하나의 정류기 (2)가 상기 안테나 (1, 1')에 직렬로 연결되며,
상기 안테나 (1, 1')는:
o 상기 전자기파의 파장의 사분의 일과 동일한 두께를 갖는 유전체 레이어 (110),
o 금속 재질의 전도성 레이어 (130. 130')를 포함하며,
상기 정류기는 퀀텀 다이오드 (quantum diode)를 포함하며, 상기 퀀텀 다이오드는:
o 제1 표면 (21A) 및 상기 제1 표면 (21A) 맞은편인 제2 표면 (21B)을 포함하며, 상기 전자기파의 파장의 사분의 일과 동일한 두께를 가지는, 제1 유전체 레이어 (21),
o 상기 안테나 (1, 1')의 전도성 레이어 (130. 130')의 금속 재질과는 상이한 제1 금속 재질로 만들어진 제1 전극 또는 캐소드 (22)로서, 상기 제1 전극 (22)은 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)과 부분적으로 접촉하며 상기 안테나 (1, 1')와 부분적으로 접촉하며; 횡단면에서 상기 제1 전극 (22)은 제1 높이 (H1)를 가지며 그리고 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)과 접촉하는 제1 말단 및 상기 제1 말단 맞은편인 제2 말단을 구비한 제1 측면 (221), 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)과 접촉하는 제1 말단 및 상기 제1 말단 맞은편의 제2 말단을 구비한 제2 측면 (222), 그리고 상기 제1 측면 (221)의 제2 말단을 상기 제2 측면 (222)의 제2 말단에 연결시키는 제3 측면 (223)을 구비하며, 상기 제3 측면 (223)은 상기 제1 측면 및 상기 제3 측면이 접촉 포인트 (P)를 가지도록 하는 방식으로 상기 제1 측면 (221)의 제2 말단과 접촉하는 제1 말단을 구비한, 제1 전극 또는 캐소드 (22),
o 제1 파트 (231)를 포함하는 제2 유전체 레이어 (23)로서, 상기 제1 파트는 상기 제1 전극 (22)의 상기 제3 측면 (223)의 일부와 접촉하는 제1 부분 (231A), 상기 제1 전극 (22)의 상기 제1 측면 (221)과 접촉하는 제2 부분 (231B), 및 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)의 일부와 접촉하는 제3 부분 (231C)을 포함하는, 제2 유전체 레이어 (23),
o 상기 안테나 (1, 1')의 전도성 레이어 (130. 130')의 금속 재질과 동일한 제2 금속 재질로 만들어진 제2 전극 또는 아노드 (24)로서, 상기 제2 레이어 유전체 (23)의 제1 파트와 부분적으로 접촉하여 상기 제2 유전체 레이어 (23)의 상기 제1 파트 (231)에 의해 상기 제2 전극 (24)이 상기 제1 전극 (22)과 분리하도록 하며; 횡단면에서 상기 제2 전극 (24)은 상기 제1 전극 (22)의 제1 높이 (H1)보다 더 큰 제2 높이 (H2)를 가지는, 제2 전극 또는 아노드 (24)를 포함하며,
상기 제1 측면 (221) 및 상기 제3 측면 (223)은 자신들이 0° 보다 크며 90°보다 작거나 같은 각도를 형성하도록 하는 방식으로 배치되어 각 안테나 (1, 1')가 상기 전자기파의 주파수에서 공진하도록 하며, 각자 개수의 전자들이 상기 제1 전극 (22)으로부터 상기 제2 전극 (24)으로 이동하여 상기 접촉 포인트 (P)에서 상기 제2 유전체 레이어 (23)에 대한 터널 효과를 위해 점프하는, 컨버터.

제1항에 있어서,
상기 각도는 5° 및 30°사이인 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 유전체 레이어 (23)는 1,5 nm 내지 4 nm 범위인, 바람직하게는 2 nm인 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 유전체 레이어 (23)는 상기 제1 파트 (231)로부터 이격된 제2 파트를 포함하며, 상기 제2 파트 (232)는 상기 제1 전극 (22)의 상기 제3 측면 (223)의 추가 부분과 접촉하는 제1 부분 (232A), 상기 제1 전극 (22)의 상기 제2 측면 (222)과 접촉하는 제2 부분 (232B), 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제1 표면 (21A)의 추가 부분과 접촉하는 제3 부분 (232C)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 파트 (232) 및 상기 제1 파트 (231) 사이의 거리는 70nm 및 100nm 사이인 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퀀텀 다이오드는 상기 제1 유전체 레이어 (21)의 제2 표면 (21B)과 접촉하여 배치된 지지 레이어 (20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터.

제6항에 있어서,
상기 퀀텀 다이오드의 상기 지지 레이어 (20)는: 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터 패브릭, 시클로올레핀 공중합체 (cycloolefin copolymer), 바람직하게는 토파스 (Topas)의 그룹으로부터 선택된 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 컨버터.

제6항에 있어서,
상기 지지 레이어 (20)는 유리, 플렉시 유리 (plexiglas)의 그룹으로부터 선택된 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유전체 레이어 (21)는 이산화 규소로 만들어지며,
상기 제1 전극 (22)은 크롬으로 되어 있으며,
상기 제2 유전체 레이어 (23)는 이알루미늄 삼산화물 (dialuminium trioxide)이나 하프늄 이산화물 (hafnium dioxide)로 만들어지며,
상기 제2 전극 (24)은 금으로 만들어진 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나 (1, 1')의 유전체 레이어 (110)는 제1 표면 (110A) 및 그 제1 표면 (110A) 맞은편의 제2 표면 (110B)을 구비하며,
상기 안테나 (1, 1')는:
상기 유전체 레이어 (110)의 제1 표면 (110A)과 접촉하며, 바람직하게는 크롬으로 만들어진 강화 레이어 (120);
상기 유전체 레이어 (110)의 제2 표면 (110B)과 접촉하는 지지 레이어 (100)를 포함하며,
상기 전도성 레이어 (130)는 상기 강화 레이어 (120)와 접촉하여 배치되며, 상기 전도성 레이어 (130)는 바람직하게는 금으로 만들어진 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나 (1, 1')의 유전체 레이어 (110)는 제1 표면 (110A) 및 그 제1 표면 (110A) 맞은편의 제2 표면 (110B)을 구비하며,
상기 안테나 (1)는:
상기 유전체 레이어 (110)의 제2 표면 (110B)과 접촉하는 지지 레이어 (100)를 포함하며,
상기 전도성 레이어 (130')는 상기 유전체 레이어 (110)의 제1 표면 (110A)과 접촉하여 배치되며, 상기 전도성 레이어 (130')는 바람직하게는 알루미늄이나 구리로 만들어진 것을 특징으로 하는 컨버터.

제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 안테나 (1, 1')의 상기 지지 레이어 (100)는: 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터 패브릭, 시클로올레핀 공중합체, 바람직하게는 토파스의 그룹으로부터 선택된 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 컨버터.

제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 레이어 (110)는 실리콘 이산화물로 만들어진 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나 (1, 1')는 제1 쌍극자 (1A, 1A') 및 제2 쌍극자 (1B, 1B')를 포함하며, 상기 안테나 (1, 1')는 평면형 안테나인 것을 특징으로 하는 컨버터.

제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나 (1, 1')의 두께는 0.3μm 및 0.5μm 사이이며, 바람직하게는 0.3μm 인 것을 특징으로 하는 컨버터.