KR20210020461A - 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
기전력 및 나노선을 통해 흐르는 전류의 양을 증가시킴으로서 열전 효율을 향상시킬 수 있는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법이 개시된다. 이는 기판의 상부면에 대하여 수평 및 수직한 방향으로 다수의 나노선 어레이 페어를 형성하는 3차원 적층 구조를 취함으로써 나노선 양단의 온도구배에 의해 형성되는 기전력을 증가시킬 수 있고, 나노선을 통해 흐르는 전류의 양을 증가시킬 수 있다. 따라서, 한정 된 기판 면적에서 보다 높은 열전 효율을 얻을 수 있다. 또한, 전류가 동일 평면상의 나노선 뿐만 아니라 적층된 나노선을 통해서도 흐를 수 있기 때문에 나노선의 길이 증가에 따라 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노선 어레이 페어를 기판에 수직 및 수평한 방향으로 형성함으로써 한정 된 기판 면적에서 보다 높은 열전 효율을 얻을 수 있는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 화석연료의 고갈과 온실가스 배출에 의한 에너지 문제와 환경문제의 심각성으로 인해 신재생 에너지 개발과 에너지 효율 개선에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근 버려지는 폐열을 회수하여 전기에너지로 직접 변환해주는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술이 주목을 받고 있다. 또한, ESS(Energy Storage System), 냉장고, 정수기 등 급속냉각을 필요로 하는 전자부품으로 큰 가능성을 보이고 있다. 열전소자는 전기에너지를 열에너지로(펠티어 효과(Peltier effect)) 또는 열에너지를 전기에너지로(제백 효과(Seebeck effect)) 직접 변환해주는 소자로써 산업, 자동차, 우주, 항공, 선박, 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야에 광범위하게 활용될 수 있다.
열전소자의 효율은 열전소자를 구성하는 재료의 무차원 성능지수 ZT에 의해 결정되며 제백 계수의 제곱과 전기전도도에 비례하고 열전도도에 반비례하는 관계를 가진다. 열전효율을 향상시키기 위해 제백 계수 또는 전기전도도를 증가시키거나 열전도도를 감소시켜야 한다.
실리콘은 풍부한 매장량을 바탕으로 반도체 산업의 기본 소재로 활용되어 왔기 때문에 저비용 대량생산이 가능하지만 열전도도가 높아 ZT가 0.01로 매우 낮기 때문에 열전소자로 사용되지 못했었다. 최근 1차원 실리콘 나노선 구조에서 증가한 포논의 산란에 의해 열전도도가 크게 감소하여 열전변환특성이 크게 향상된다는 사실이 보고되어 실리콘 나노선 열전소자에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 실리콘 나노선 열전소자는 단일 평면의 국한된 면적에서 N형과 P형 나노선의 연결과 나노선의 길이 제한 등 다양한 요소들로 인해 기존의 Bi2Te3 열전소자와 비교하면 여전히 발전 효율이 낮은 문제점이 있다.
실리콘 나노선의 독특한 열전달 특성을 이용하여 높은 열전효율로 발전하기 위해서는 제한된 면적에서 N형과 P형의 나노선의 연결 수를 증가시켜 제백 효과에 의한 기전력이 크게 형성되도록 해야 하며, 전류가 흐를 수 있는 통로를 최대한 확보하여야 한다. 이러한 측면에서 기존의 탑다운 반도체 공정을 이용한 실리콘 나노선 열전소자가 상기 된 나노선 열전소자의 요건에 가장 적합하다. 그 중에서도 실리콘 나노선은 1차원 구조로 높은 전기전도도와 낮은 열전도도를 갖는 구조로 제안되고 있다.
나노선 열전소자는 소자의 고온부의 열원으로부터 열을 전달 받아 나노선 양단에 온도구배를 형성함으로써 동작한다. 일반적으로, 나노선 양단의 온도구배가 클수록 발전량이 증가하기 때문에 나노선의 길이를 충분히 길게 함으로써 양단의 온도구배를 최대로 가져갈 필요가 있다. 그러나 수직 나노선은 식각, 세정, 코팅 공정 등 다양한 공정에 민감하게 영향을 받아 나노선이 붕괴할 확률이 높기 때문에 나노선의 길이를 충분히 확보하는데 어려움이 있다. 또한, 수평 나노선은 길이를 늘려 종회비를 증가시키는데 유리하지만, 길이 증가에 따른 저항 증가가 전력 손실로 이어지게 되어 효율이 감소할 수 있다.
도 1은 종래의 나노선을 이용한 나노선 열전소자를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 나노선 열전소자는 기판(10), 지지층(20), 나노선 어레이 페어(30), 절연부(40), 고온부(Hot) 전극(50) 및 저온부(Cold) 전극(60)을 포함한다. 이러한 종래의 나노선 열전소자는 고온부 전극(50) 및 저온부 전극(60) 사이에 형성된 나노선 어레이 페어(30)에 고온부의 열원을 통해 열을 전달받아 나노선의 양단에 온도구배를 형성하고, 제백 효과에 의해 나노선 양단에 기전력이 발생된다. 즉, 열에 의해 고온부에서 생성된 나노선 내부의 전자(e)와 정공(h)이 저온부로 확산함으로써 전류를 형성하여 발전한다.
일반적인 구조의 나노선 열전소자는 직선형의 N형과 P형 나노선이 전기적으로는 직렬, 열적으로는 병렬연결 되어 있는 구조를 갖는다. 이때 열전소자의 N형과 P형 나노선의 연결 페어 수와 나노선의 길이는 소자의 면적에 국한되고, 발전량을 늘리기 위해서 나노선의 연결 수와 길이를 늘리게 되면, 소자가 차지하는 기판면적도 넓어지게 되어 기판 면적 대비 소자의 개수가 감소한다는 단점이 있다. 또한, 온도구배를 향상시키기 위해 나노선의 길이를 늘리게 되면, 나노선의 저항이 증가하여 열전효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다수의 N형 및 P형 나노선 어레이를 3차원 구조로 적층하여 기전력 및 나노선을 통해 흐르는 전류의 양을 증가시킴으로서 열전 효율을 향상시킬 수 있는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자는 기판, 상기 기판 상에 형성되고, 상기 기판의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 다수 형성된 나노선 어레이 페어(pair), 상기 기판 상에 형성되되, 상기 나노선 어레이 페어를 감싸도록 형성된 절연부, 상기 나노선 어레이 페어의 일단에 연결되도록 형성된 저온부 전극 및 상기 나노선 어레이 페어의 타단에 연결되도록 형성된 고온부 전극을 포함하고, 상기 수평한 방향으로 다수 형성된 나노선 어레이 페어들은 상기 기판의 상부면에 대하여 수직한 방향으로 다수 적층되어 형성된다.
상기 나노선 어레이 페어는, 상기 기판의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 연장된 나노선들을 갖는 제1 나노선 어레이, 상기 제1 나노선 어레이와 이격되어 형성된 제2 나노선 어레이, 상기 제1 나노선 어레이의 일단에 연결된 제1 실리콘 박막, 상기 제2 나노선 어레이의 일단에 연결된 제2 실리콘 박막 및 상기 제1 나노선 어레이 및 상기 제2 나노선 어레이의 타단에 연결된 제3 실리콘 박막을 포함할 수 있다.
상기 제2 실리콘 박막은 상기 제2 나노선 어레이의 일단과 상기 제2 나노선 어레이에 대해 인접한 상기 나노선 어레이 페어의 제1 나노선 어레이 일단이 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 기판 상에 형성되되, 상기 나노선 어레이 페어와 교대로 적층되어 형성된 지지층을 더 포함할 수 있다.
상기 나노선 어레이 페어와 상기 지지층은 동일한 형상을 갖을 수 있다.
상기 지지층은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 TEOS 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 수직 방향으로 형성된 상기 다수의 나노선 어레이 페어는 상기 수평 방향으로 형성된 상기 다수의 나노선 어레이 페어와 각각 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
상기 고온부 전극은 상기 제1 나노선 어레이의 타단과 상기 제2 나노선 어레이의 타단이 서로 연결되도록 형성되고, 상기 저온부 전극은 상기 제2 나노선 어레이의 일단과 상기 제2 나노선 어레이에 대해 인접한 상기 나노선 어레이 페어의 제1 나노선 어레이 일단이 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 나노선 어레이와 상기 제2 나노선 어레이의 일단 및 타단에 각각 형성되고, 상기 적층된 다수의 나노선 어레이 페어를 서로 전기적으로 연결하기 위한 메탈 컨택을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 나노선 어레이와 상기 제1 나노선 어레이의 일단에 각각 형성된 상기 메탈 컨택은 상기 저온부 전극과 연결되고, 상기 제1 나노선 어레이와 상기 제1 나노선 어레이의 타단에 각각 형성된 상기 메탈 컨택은 상기 고온부 전극과 연결될 수 있다.
상기 기판은 반도체, 폴리머 또는 부도체 소재 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
상기 나노선 어레이 페어의 나노선 폭은 5nm 내지 1μ의 폭을 갖을 수 있다.
상기 나노선 어레이 페어의 나노선 간의 간격은 5nm 내지 1μ의 간격을 갖을 수 있다.
상기 제1 나노선 어레이는 N형 도펀트를 포함하고, 상기 제2 나노선 어레이는 P형 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 고온부 전극 및 상기 저온부 전극은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 질화티타늄(TiN) 또는 텅스텐(W) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법은 기판 상에 다수의 지지층 및 반도체층을 교대로 적층하되, 각각의 상기 반도체층에 다수의 N형 도펀트와 P형 도펀트를 교대로 하여 주입하는 단계, 상기 적층된 다수의 지지층 및 반도체층을 식각하여 다수의 나노선 어레이 페어를 형성하는 단계, 상기 기판 상에 형성되되, 상기 다수의 나노선 어레이 페어를 감싸도록 절연부를 형성하는 단계, 상기 다수의 나노선 어레이 페어의 일단과 타단에 각각 비아홀을 형성하는 단계 및 상기 나노선 어레이 페어 상에 고온부 전극과 저온부 전극을 각각 형성하는 단계를 포함한다.
상기 반도체층 상에 적층되는 지지층은, 상기 반도체층에 상기 N형 도펀트와 상기 P형 도펀트을 주입한 후에 상기 반도체층 상에 적층될 수 있다.
상기 다수의 N형 도펀트와 P형 도펀트를 교대로 하여 주입하는 단계에서, 상기 N형 도펀트와 상기 P형 도펀트는 상기 기판의 상부면에 대해서 수평 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 다수의 나노선 어레이 페어를 형성하는 단계 및 비아홀을 형성하는 단계는, 상기 다수의 지지층 및 상기 반도체층을 리소그래피 공정을 이용하여 패터닝 후 식각 공정을 이용하여 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 나노선 어레이 페어는, 상기 기판의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 연장된 나노선을 갖는 제1 나노선 어레이, 상기 제1 나노선 어레이와 이격되어 형성된 제2 나노선 어레이, 상기 제1 나노선 어레이의 일단에 연결된 제1 실리콘 박막, 상기 제2 나노선 어레이의 일단에 연결된 제2 실리콘 박막 및 상기 제1 나노선 어레이 및 상기 제2 나노선 어레이의 타단에 연결된 제3 실리콘 박막을 포함할 수 있다.
상기 비아홀은 상기 제1 나노선 어레이와 상기 제2 나노선 어레이의 일단 및 타단에 각각 형성될 수 있다.
상기 고온부 전극 및 상기 저온부 전극을 형성하는 단계는, 상기 비아홀이 채워지도록 메탈 컨택을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 메탈 컨택은 상기 다수의 반도체층들과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 2차원 구조의 나노선을 이용한 열전소자에 비해 기판의 상부면에 대하여 수평 및 수직한 방향으로 다수의 나노선 어레이 페어(pair)를 형성하는 3차원 적층 구조를 갖기 때문에 나노선 양단의 온도구배에 의해 형성되는 기전력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 나노선을 통해 흐르는 전류의 양을 증가시킬 수 있다.
또한, 다수의 나노선 어레이 페어(pair)를 형성하는 3차원 적층 구조에 의해 나노선 양단에 가해지는 전압에 의해 온도구배를 크게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전류가 동일 평면상의 나노선 뿐만 아니라 적층된 나노선을 통해서도 흐를 수 있기 때문에 나노선의 길이 증가에 따라 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
더 나아가, 나노선 어레이를 기판에 수직한 방향으로 적층함으로써 한정 된 기판 면적에서 보다 높은 열전 효율을 얻을 수 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 나노선을 이용한 나노선 열전소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자를 나타낸 도면이다.
도 3은 나노선 어레이 페어의 수에 따른 열전 소자를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자를 나타낸 도면이다.
도 3은 나노선 어레이 페어의 수에 따른 열전 소자를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자는 기판(100), 기판(100) 상에 형성되고, 상기 기판(100)의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 다수 형성된 나노선 어레이 페어(pair)(200), 기판(100) 상에 형성되되, 상기 나노선 어레이 페어(200)를 감싸도록 형성된 절연부(300), 나노선 어레이 페어(200)의 일단에 연결되도록 형성된 저온부 전극(400), 나노선 어레이 페어(200)의 타단에 연결되도록 형성된 고온부 전극(500)을 포함한다.
기판(100)은 열전소자의 기판으로 사용 가능한 재질이면 제한되지 아니하고 사용 가능하다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 결정질 실리콘, 폴리 실리콘, 비결정질 실리콘 또는 Bi2Te3층이 형성된 실리콘 기판, SOI(Silicon On Insulator) 기판, 사파이어 기판 또는 유리 기판일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
기판(100) 상에는 나노선 어레이 페어(200)가 형성될 수 있다. 여기서 나노선 어레이 페어(200)는 제1 나노선 어레이(210), 제2 나노선 어레이(220), 제1 실리콘 박막(230), 제2 실리콘 박막(240) 및 제3 실리콘 박막(250)을 포함할 수 있다.
제1 나노선 어레이(210)는 나노선들이 기판(100)의 상부면에 대해 수평한 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 나노선 어레이(210)는 불순물이 주입되어 도핑될 수 있다. 일예로, 제1 나노선 어레이(210)는 N형 도펀트를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 나노선 어레이(210)를 형성하는 물질로는 P, As, Sb 등을 포함할 수 있다.
제2 나노선 어레이(220)는 제1 나노선 어레이(210)와 동일하게 나노선들이 기판(100)의 상부면에 대해 수평한 방향으로 연장되도록 형성되되, 제1 나노선 어레이(210)와 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 나노선 어레이(220)는 P형 도펀트를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 나노선 어레이(220)를 형성하는 물질로는 B, BF2, Al, Ga 등을 포함할 수 있다.
제1 나노선 어레이(210)와 제2 나노선 어레이(220)에 포함되는 나노선의 폭은 5nm 내지 1μ범위의 폭을 갖는 것이 바람직하며, 나노선 간의 간격은 5nm 내지 1μ범위의 간격을 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 나노선 어레이(210)의 일단은 제1 실리콘 박막(230)과 연결될 수 있고, 제2 나노선 어레이(220)의 일단은 제2 실리콘 박막(240)과 연결될 수 있다. 또한, 제1 나노선 어레이(210)의 타단과 제2 나노선 어레이(220)의 타단은 제3 실리콘 박막(250)과 연결될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 제3 실리콘 박막(250)은 제1 나노선 어레이(210)의 타단과 제2 나노선 어레이(220)의 타단 사이에 위치할 수 있다.
이러한 나노선 어레이 페어(200)는 기판(100)의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 다수 형성될 수 있다. 일예로, 첫 번째 나노선 어레이 페어(200)와 인접하도록 두 번째 나노선 어레이 페어(200)가 형성되고, 두 번째 나노선 어레이 페어(200)와 인접하도록 세 번째 나노선 어레이 페어(200)가 형성될 수 있다. 도면 상에는 두 개의 나노선 어레이 페어(200)가 수평 방향으로 배치된 형태가 도시되었으나, 나노선 어레이 페어(200)가 서로 인접하도록 다수 형성될 수 있다.
이는, 제2 나노선 어레이(220)의 일단에 연결된 제2 실리콘 박막(240)이 인접한 나노선 어레이 페어(200)의 제1 나노선 어레이(210) 일단과 연결되도록 함으로써 다수의 나노선 어레이 페어(200)들은 서로 연결될 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열전소자는 상기 나노선 어레이 페어(200)는 기판(100)의 상부면에 대하여 수직 방향으로도 다수 형성될 수 있다. 또한, 나노선 어레이 페어(200)를 다수 적층하기 위해, 적층되는 나노선 어레이 페어(200)들 사이에 지지층(600)을 포함할 수 있다. 일예로, 기판(100) 상에 지지층(600)이 배치되고, 지지층(600) 상에 나노선 어레이 페어(200)가 배치될 수 있다. 또한, 배치된 나노선 어레이 페어(200) 상에 다시 지지층(600)이 배치되고, 배치된 지지층(600) 상에 다시 나노선 어레이 페어(200)가 배치된다. 도면상에는 서로 교대로 배치된 3개의 지지층(600)과 나노선 어레이 페어(200)를 도시하였으나, 이 외에도 추가적으로 다수 적층되어 배치될 수 있다.
이러한 기판(100) 상에 적층된 지지층(600)과 나노선 어레이 페어(200)는 기판(100)의 상부면에 대해 수평 방향으로 다수 형성된 나노선 어레이 페어(200)와 동일한 수만큼 적층될 수 있다.
지지층(600)은 나노선 어레이 페어(200)를 지지하고 유지할 수 있는 형태를 가질 수 있으며, 일예로, 나노선 어레이 페어(200)와 동일한 형성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 지지층(600)은 적층된 나노선 어레이 페어(200)들 간에 서로 접촉이 발생되지 않도록 형성하는 바람직하다.
지지층(600)을 형성하는 물질로는 절연 물질을 포함할 수 있으며, 일예로, 지지층(600)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 TEOS 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 열전소자는 종래의 2차원 구조의 나노선을 이용한 열전소자에 비해 기판(100)의 상부면에 대하여 수평 및 수직한 방향으로 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 형성하는 3차원 적층 구조를 갖기 때문에 나노선 양단의 온도구배에 의해 형성되는 기전력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 나노선을 통해 흐르는 전류의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 전류가 동일 평면상의 나노선 뿐만 아니라 적층된 나노선을 통해서도 흐를 수 있기 때문에 나노선의 길이 증가에 따라 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있으며, 나노선 어레이 페어(200)를 기판(100)에 수직한 방향으로 적층함으로써 한정 된 기판(100) 면적에서 보다 높은 열전 효율을 얻을 수 있다.
절연부(300)는 기판(100) 상에 형성되되, 상기 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 모두 감싸도록 형성될 수 있다. 즉, 기판(100) 상에 수직 및 수평하게 적층된 다수의 나노선 어레이 페어(200)는 절연부(300)에 의해 외부로부터 절연될 수 있다. 이때, 절연부(300)는 본 발명의 3차원 구조를 고려하여 증착되는 절연 박막의 단차 피폭성(Step Coverage)이 높도록 형성하는 것이 바람직하다.
저온부 전극(400)은 나노선 어레이 페어(200)들의 일단이 연결되도록 형성될 수 있다. 좀 더 상세하게는 저온부 전극(400)은 나노선 어레이 페어(200)들의 일단에 각각 형성되되, 첫 번째 나노선 어레이 페어(200)의 제2 나노선 어레이(220) 일단과 첫 번째 나노선 어레이 페어(200)와 인접한 두 번째 나노선 어레이 페어(200)의 제1 나노선 어레이(210) 일단이 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 즉, 다수의 나노선 어레이 페어(200)들의 일단은 저온부 전극(400)에 의해 인접한 나노선 어레이 페어(200)들의 일단과 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
반면, 고온부 전극(500)은 각각의 나노선 어레이 페어(200)들의 제1 나노선 어레이(210) 타단과 제2 나노선 어레이(220) 타단이 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
따라서, 다수의 나노선 어레이 페어(200)들은 고온부 전극(500)에 의해 제1 나노선 어레이(210)와 제2 나노선 어레이(220)가 연결되고, 저온부 전극(400)에 의해 인접한 나노선 어레이 페어(200) 간에 서로 연결되도록 형성될 수 있기 때문에, 기판(100)에 대해 수평 방향으로 형성된 다수의 나노선 어레이 페어(200)들은 지그재그로 서로 연결된 형태를 취할 수 있다.
고온부 전극(500) 및 저온부 전극(400)에 포함되는 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 질화티타늄(TiN) 또는 텅스텐(W) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 구조의 열전소자는 기판(100)에 대해 수직 방향으로 적층된 다수의 나노선 어레이 페어(200)들을 서로 전기적으로 연결되도록 하기 위한 메탈 컨택(700)을 더 포함한다. 즉, 제조과정에서 제1 나노선 어레이(210)와 제2 나노선 어레이(220)의 일단 및 타단에 각각 형성된 비아홀(via-hole)(701)에 메탈 컨택(700)을 형성함으로써 적층된 다수의 나노선 어레이 페어(200)들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 제1 나노선 어레이(210) 및 제2 나노선 어레이(220)의 일단에 형성된 메탈 컨택(700)은 일단이 가장 하부에 위치한 지지층(600)과 접하고, 타단이 저온부 전극(400)과 접하도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 나노선 어레이(210) 및 제2 나노선 어레이(220)의 타단에 형성된 메탈 컨택(700)은 일단이 가장 하부에 위치한 지지층(600)과 접하고, 타단이 고온부 전극(500)과 접하도록 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 열전 소자는 수평 및 수직 방향으로 형성된 다수의 나노선 어레이 페어(200)들을 저온부 전극(400), 고온부 전극(500) 및 메탈 컨택(700)을 통해 서로 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
메탈 컨택(700)에 포함되는 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 질화티타늄(TiN) 또는 텅스텐(W) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있으며, 상기 저온부 전극(400) 및 고온부 전극(500)과 동일한 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 구조의 열전 소자는 나노선 어레이 페어(200)가 수평 및 수직 방향으로 다수 연결되도록 형성된다. 따라서, 다수 적층된 나노선 어레이 페어(200)가 열원에 노출되어 온도가 상승하면 온도구배에 의해 적층된 다수의 나노선 어레이 페어(200)에 기전력이 발생하고, 전자(e)와 정공(h)의 확산으로 전류를 형성할 수 있다. 즉, 상기 온도구배에 의하여 전자(e)는 수평과 수직 방향에 형성된 다수의 제1 나노선 어레이(210)를 통해 고온부 전극(500)에서 저온부 전극(400)으로 이동될 수 있고, 정공(h)은 수평과 수직 방향에 형성된 다수의 제2 나노선 어레이(220)를 통해 저온부 전극(400)에서 고온부 전극(500)으로 이동될 수 있기 때문에 3차원 구조의 열전소자에 전류를 형성할 수 있다. 따라서, 종래의 2차원 열전소자 구조에 비해 나노선 양단의 온도구배에 의해 형성되는 기전력을 증가시킬 수 있어 열전효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 나노선 어레이 페어 수에 따른 열전 소자를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 나노선 어레이 페어(200)의 수를 증가함에 따라 동일 온도구배에서 높은 개로 전압(Open-Circuit Voltage)이 측정되는 것을 확인할 수 있다. 이는 고온부 전극(500)을 기준으로 N형 나노선 어레이는 음(-)의 기전력을 형성하고, P형 나노선 어레이는 양(+)의 기전력을 형성하는 특성에 의해, 나노선 어레이 페어(200)의 개로 전압이 직렬 연결된 나노선 어레이 페어(200)의 수에 의존하기 때문이다. 즉, 본 발명에서와 같이 동일 면적의 소자에서 보다 많은 페어를 형성할 경우, 열전 소자의 특성이 개선되는 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 단일 소자에서 전기적으로 병렬 연결된 나노선 어레이 페어(200)의 수가 증가할 경우, 나노선 내부에서 생성된 전자와 정공이 흐를 수 있는 전체 면적이 증가하기 때문에 전류의 흐름이 향상되고, 저항이 줄어드는 효과로 인해 열전 소자의 저항성 전력 손실을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선 어레이를 구비한 열전 소자의 제조방법은 기판(100) 상에 다수의 지지층(600) 및 반도체층(201)을 교대로 적층하되, 각각의 반도체층(201)에 다수의 N형 도펀트와 P형 도펀트를 교대로 하여 주입하는 단계, 적층된 다수의 지지층(600) 및 반도체층(201)을 식각하여 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 형성하는 단계, 기판(100) 상에 형성되되, 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 감싸도록 절연부(300)를 형성하는 단계, 다수의 나노선 어레이 페어(200)의 일단과 타단에 각각 비아홀(701)을 형성하는 단계 및 나노선 어레이 페어(200) 상에 고온부 전극(500)과 저온부 전극(400)을 각각 형성하는 단계를 포함한다.
우선 도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 지지층(600)과 반도체층(201)이 순차적으로 적층될 수 있다. 여기서, 도 4(a)는 열전소자를 상부에서 바라봤을 때의 평면도를 나타내고, 도 4(b)는 도 4(a)의 A-A′ 단면의 단면도를 나타낸다.
지지층(600) 상에 적층되는 반도체층(201)은 N형 도핑영역(202)과 P형 도핑영역(203)을 포함할 수 있다. 이때, N형 도핑영역(202)과 P형 도핑영역(203)은 기판(100)의 상부면에 대해 수평 방향으로 연장되도록 형성되되, N형 도핑영역(202)과 P형 도핑영역(203)이 서로 교대로 반복하여 배치되도록 형성될 수 있다. 도면에는 2개의 N형 도핑영역(202)과 P형 도핑영역(203)이 도시되었으나, 2개 이상의 N형 도핑영역(202)과 P형 도핑영역(203)이 교대로 형성될 수 있다.
또한, 다수의 N형 도핑영역(202)과 P형 도핑영역(203)에는 N형 도펀트와 P형 도펀트가 순차적으로 각각 주입될 수 있다.
여기서, 지지층(600)으로는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, TEOS 등을 포함할 수 있으며, 반도체층(201)은 진성 및 저농도 도핑된 반도체를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 1차 적층된 지지층(600)과 반도체층(201) 상에 동일한 지지층(600)과 반도체층(201)이 순차적으로 적층될 수 있다. 즉, N형 도펀트와 P형 도펀트가 주입된 반도체층(201) 상에 동일한 지지층(600)과 반도체층(201)을 반복하여 적층된다. 이때, 2차 적층된 반도체층(201)의 N형 도핑영역(202) 및 P형 도핑영역(203)은 1차 적층된 반도체층(201)의 N형 도핑영역(202) 및 P형 도핑영역(203)과 동일한 위치를 가질 수 있다. 따라서, 주입되는 N형 도펀트와 P형 도펀트도 동일한 위치에 주입될 수 있다.
도 6을 참조하면, 2차 적층된 지지층(600)과 반도체층(201) 상에 동일한 지지층(600)과 반도체층(201)이 순차적으로 적층될 수 있다. 즉, N형 도펀트와 P형 도펀트가 주입된 반도체층(201) 상에 동일한 지지층(600)과 반도체층(201)을 반복하여 적층된다. 이때, 3차 적층된 반도체층(201)의 N형 도핑영역(202) 및 P형 도핑영역(203)은 1차 및 2차 적층된 반도체층(201)의 N형 도핑영역(202) 및 P형 도핑영역(203)과 동일한 위치를 가질 수 있다. 따라서, 주입되는 N형 도펀트와 P형 도펀트는 1차, 2차, 3차에 적층되는 반도체층(201)에 있어서 모두 동일한 위치에 주입될 수 있다.
상기와 같이, 본 실시예에서는 지지층(600)과 반도체층(201)을 3차에 걸쳐 적층되는 구성을 도시하였으나, 3차 이상의 다수 지지층(600)과 반도체층(201)이 순차적으로 반복하여 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(100) 상에 적층된 다수의 지지층(600)과 반도체층(201)을 식각하여 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 형성한다.
이는, 리소그래피 공정을 이용하여 패터닝을 실시한 후 식각 공정을 통해 제1 나노선 어레이(210), 제2 나노선 어레이(220), 제1 실리콘 박막(230), 제2 실리콘 박막(240) 및 제3 실리콘 박막(250)을 포함하는 다수의 나노선 어레이 페어(200)가 형성되도록 식각될 수 있다. 이때, 다수 적층된 지지층(600)과 반도체층(201)이 동일한 형상의 나노선 어레이 페어(200)를 갖도록 적층된 층들을 포함하여 식각될 수 있다. 이때, 높은 종회비로 인하여 반도체층(201)이 손상되는 방지하기 위해 반도체층(201) 상에 식각 방지막을 추가로 형성하여 건식 식각하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 실리콘 박막(230), 제2 실리콘 박막(240) 및 제3 실리콘 박막(250)은 제1 나노선 어레이(210)와 제2 나노선 어레이(220)의 일단 및 타단과 동일 평면상에 동일 높이로 형성될 수 있다. 이러한 실리콘 박막들(230,240,250)에 의해 저온부 전극(400) 및 고온부 전극(500) 형성시 제1 나노선 어레이(210)와 제2 나노선 어레이(220)의 일단 사이 또는 타단 사이로 금속이 스며드는 것을 방지하고, 형성된 저온부 전극(400) 및 고온부 전극(500)이 상기 실리콘 박막들(230,240,250)에 의해 지지되도록 기능할 수 있다.
도 8을 참조하면, 적층된 나노선 어레이 페어(200)를 서로 절연하기 위한 절연부(300)가 형성된다. 따라서, 절연부(300)는 기판(100) 상에 형성되되, 기판(100) 상에 적층된 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 모두 감싸도록 형성될 수 있다. 이때, 절연부(300)는 본 발명의 3차원 구조를 고려하여 증착되는 절연 박막의 단차 피폭성이 높도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 9를 참조하면, 다수의 제1 나노선 어레이(210) 및 제2 나노선 어레이(220)의 일단과 타단에 각각 비아홀(701)이 형성된다. 이는 추후 진행될 메탈 컨택(700)에 의해 적층된 다수의 나노선 어레이 페어(200)들을 서로 전기적으로 연결시키기 위함이다. 여기서, 9(a)는 평면도, 도 9(b)는 도 9(a)의 B-B′의 단면도를 나타낸다. 이러한 비아홀(701)은 리소그래피 공정을 이용하여 패터닝 후 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 일예로, 비아홀(701)은 절연부(300)의 상단에서부터 최하층에 적층된 지지층(600) 전까지 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 비아홀(701) 내에 메탈 컨택(700)이 형성되고, 제1 나노선 어레이(210)와 제2 나노선 어레이(220)의 일단 및 타단에 각각 저온부 전극(400) 및 고온부 전극(500)이 형성된다.
메탈 컨택(700), 고온부 전극(500) 및 상기 저온부 전극(400)에 포함되는 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 질화티타늄(TiN) 또는 텅스텐(W) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
일예로, 제1 나노선 어레이(210) 및 제2 나노선 어레이(220)의 일단에 형성된 메탈 컨택(700)은 일단이 가장 하부에 위치한 지지층(600)과 접하고, 타단이 저온부 전극(400)과 접하도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 나노선 어레이(210) 및 제2 나노선 어레이(220)의 타단에 형성된 메탈 컨택(700)은 일단이 가장 하부에 위치한 지지층(600)과 접하고, 타단이 고온부 전극(500)과 접하도록 형성될 수 있다.
여기서, 메탈 컨택(700)은 다수의 반도체층(201)들과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성할 수 있다. 따라서, 적층된 다수의 나노선 어레이 페어(200)는 메탈 컨택(700)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 고온부 전극(500)은 제1 나노선 어레이(210)의 타단과 제2 나노선 어레이(220)의 타단이 서로 연결되도록 형성되고, 저온부 전극(400)은 제2 나노선 어레이(220)의 일단과 제2 나노선 어레이(220)와 인접한 나노선 어레이 페어(200)의 제1 나노선 어레이(210) 일단이 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 즉, 기판(100) 상부면에 대해 수평 방향으로 형성된 다수의 나노선 어레이 페어(200)는 고온부 전극(500)과 저온부 전극(400)에 의해 서로 연결되는 구조를 취할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 열전 소자는 수평 및 수직 방향으로 형성된 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 저온부 전극(400), 고온부 전극(500) 및 메탈 컨택(700)을 통해 서로 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법은 종래의 2차원 구조의 나노선을 이용한 열전소자에 비해 기판(100)의 상부면에 대하여 수평 및 수직한 방향으로 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 형성하는 3차원 적층 구조를 갖기 때문에 나노선 양단의 온도구배에 의해 형성되는 기전력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 나노선을 통해 흐르는 전류의 양을 증가시킬 수 있다.
또한, 다수의 나노선 어레이 페어(200)를 형성하는 3차원 적층 구조에 의해 나노선 양단에 가해지는 전압에 의해 온도구배를 크게 할 수 있는 장점이 있으며, 전류가 동일 평면상의 나노선 뿐만 아니라 적층된 나노선을 통해서도 흐를 수 있기 때문에 나노선의 길이 증가에 따라 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 나노선 어레이를 기판(100)에 수직한 방향으로 적층함으로써 한정 된 기판(100) 면적에서 보다 높은 열전 효율을 얻을 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 기판
200 : 나노선 어레이 페어
201 : 반도체층 202 : N형 도핑영역
203 : P형 도핑영역 210 : 제1 나노선 어레이
220 : 제2 나노선 어레이 230 : 제1 실리콘 박막
240 : 제2 실리콘 박막 250 : 제3 실리콘 박막
300 : 절연부 400 : 저온부 전극
500 : 고온부 전극 600 : 지지층
700 : 메탈 컨택 701 : 비아홀
201 : 반도체층 202 : N형 도핑영역
203 : P형 도핑영역 210 : 제1 나노선 어레이
220 : 제2 나노선 어레이 230 : 제1 실리콘 박막
240 : 제2 실리콘 박막 250 : 제3 실리콘 박막
300 : 절연부 400 : 저온부 전극
500 : 고온부 전극 600 : 지지층
700 : 메탈 컨택 701 : 비아홀
Claims (23)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되고, 상기 기판의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 다수 형성된 나노선 어레이 페어(pair);
상기 기판 상에 형성되되, 상기 나노선 어레이 페어를 감싸도록 형성된 절연부;
상기 나노선 어레이 페어의 일단에 연결되도록 형성된 저온부 전극; 및
상기 나노선 어레이 페어의 타단에 연결되도록 형성된 고온부 전극을 포함하고,
상기 수평한 방향으로 다수 형성된 나노선 어레이 페어들은 상기 기판의 상부면에 대하여 수직한 방향으로 다수 적층되어 형성되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제1항에 있어서, 상기 나노선 어레이 페어는,
상기 기판의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 연장된 나노선들을 갖는 제1 나노선 어레이;
상기 제1 나노선 어레이와 이격되어 형성된 제2 나노선 어레이;
상기 제1 나노선 어레이의 일단에 연결된 제1 실리콘 박막;
상기 제2 나노선 어레이의 일단에 연결된 제2 실리콘 박막; 및
상기 제1 나노선 어레이 및 상기 제2 나노선 어레이의 타단에 연결된 제3 실리콘 박막을 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제2항에 있어서,
상기 제2 실리콘 박막은 상기 제2 나노선 어레이의 일단과 상기 제2 나노선 어레이에 대해 인접한 상기 나노선 어레이 페어의 제1 나노선 어레이 일단이 서로 연결되도록 형성되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제1항에 있어서,
상기 기판 상에 형성되되, 상기 나노선 어레이 페어와 교대로 적층되어 형성된 지지층을 더 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제4항에 있어서,
상기 나노선 어레이 페어와 상기 지지층은 동일한 형상을 갖는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제4항에 있어서,
상기 지지층은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 TEOS 중 적어도 어느 하나를 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제1항에 있어서,
상기 수직 방향으로 형성된 상기 다수의 나노선 어레이 페어는 상기 수평 방향으로 형성된 상기 다수의 나노선 어레이 페어와 각각 동일 평면 상에 형성되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제2항에 있어서,
상기 고온부 전극은 상기 제1 나노선 어레이의 타단과 상기 제2 나노선 어레이의 타단이 서로 연결되도록 형성되고,
상기 저온부 전극은 상기 제2 나노선 어레이의 일단과 상기 제2 나노선 어레이에 대해 인접한 상기 나노선 어레이 페어의 제1 나노선 어레이 일단이 서로 연결되도록 형성되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제2항에 있어서,
상기 제1 나노선 어레이와 상기 제2 나노선 어레이의 일단 및 타단에 각각 형성되고, 상기 적층된 다수의 나노선 어레이 페어를 서로 전기적으로 연결하기 위한 메탈 컨택을 더 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제9항에 있어서,
상기 제1 나노선 어레이와 상기 제1 나노선 어레이의 일단에 각각 형성된 상기 메탈 컨택은 상기 저온부 전극과 연결되고,
상기 제1 나노선 어레이와 상기 제1 나노선 어레이의 타단에 각각 형성된 상기 메탈 컨택은 상기 고온부 전극과 연결되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 반도체, 폴리머 또는 부도체 소재 중 어느 하나의 재질로 형성되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제1항에 있어서,
상기 나노선 어레이 페어의 나노선 폭은 5nm 내지 1μ의 폭을 갖는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제1항에 있어서,
상기 나노선 어레이 페어의 나노선 간의 간격은 5nm 내지 1μ의 간격을 갖는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제2항에 있어서,
상기 제1 나노선 어레이는 N형 도펀트를 포함하고,
상기 제2 나노선 어레이는 P형 도펀트를 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 제1항에 있어서,
상기 고온부 전극 및 상기 저온부 전극은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 질화티타늄(TiN) 또는 텅스텐(W) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자. - 기판 상에 다수의 지지층 및 반도체층을 교대로 적층하되, 각각의 상기 반도체층에 다수의 N형 도펀트와 P형 도펀트를 교대로 하여 주입하는 단계;
상기 적층된 다수의 지지층 및 반도체층을 식각하여 다수의 나노선 어레이 페어를 형성하는 단계;
상기 기판 상에 형성되되, 상기 다수의 나노선 어레이 페어를 감싸도록 절연부를 형성하는 단계;
상기 다수의 나노선 어레이 페어의 일단과 타단에 각각 비아홀을 형성하는 단계; 및
상기 나노선 어레이 페어 상에 고온부 전극과 저온부 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법. - 제16항에 있어서, 상기 반도체층 상에 적층되는 지지층은,
상기 반도체층에 상기 N형 도펀트와 상기 P형 도펀트을 주입한 후에 상기 반도체층 상에 적층되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법. - 제16항에 있어서, 상기 다수의 N형 도펀트와 P형 도펀트를 교대로 하여 주입하는 단계에서,
상기 N형 도펀트와 상기 P형 도펀트는 상기 기판의 상부면에 대해서 수평 방향으로 연장되도록 형성되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법. - 제16항에 있어서, 상기 다수의 나노선 어레이 페어를 형성하는 단계 및 비아홀을 형성하는 단계는,
상기 다수의 지지층 및 상기 반도체층을 리소그래피 공정을 이용하여 패터닝 후 식각 공정을 이용하여 식각하는 단계를 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법. - 제16항에 있어서, 상기 나노선 어레이 페어는,
상기 기판의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 연장된 나노선을 갖는 제1 나노선 어레이;
상기 제1 나노선 어레이와 이격되어 형성된 제2 나노선 어레이;
상기 제1 나노선 어레이의 일단에 연결된 제1 실리콘 박막;
상기 제2 나노선 어레이의 일단에 연결된 제2 실리콘 박막; 및
상기 제1 나노선 어레이 및 상기 제2 나노선 어레이의 타단에 연결된 제3 실리콘 박막을 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법. - 제20항에 있어서,
상기 비아홀은 상기 제1 나노선 어레이와 상기 제2 나노선 어레이의 일단 및 타단에 각각 형성되는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법. - 제16항에 있어서, 상기 고온부 전극 및 상기 저온부 전극을 형성하는 단계는,
상기 비아홀이 채워지도록 메탈 컨택을 형성하는 단계를 더 포함하는 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법. - 제22항에 있어서,
상기 메탈 컨택은 상기 다수의 반도체층들과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성하는 것인 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190099808A KR20210020461A (ko) | 2019-08-14 | 2019-08-14 | 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190099808A KR20210020461A (ko) | 2019-08-14 | 2019-08-14 | 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210020461A true KR20210020461A (ko) | 2021-02-24 |
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ID=74689424
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190099808A KR20210020461A (ko) | 2019-08-14 | 2019-08-14 | 3차원 적층 구조의 나노선을 구비한 나노선 열전소자 및 이의 제조방법 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20210020461A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230048936A (ko) * | 2021-10-05 | 2023-04-12 | 한국과학기술원 | 고속 동작이 가능한 공중부유 나노와이어 구조체 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101263188B1 (ko) | 2011-04-14 | 2013-05-10 | 포항공과대학교 산학협력단 | 네트워크 구조의 나노선을 구비한 나노선 센서 및 그 제조방법 |
-
2019
- 2019-08-14 KR KR1020190099808A patent/KR20210020461A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101263188B1 (ko) | 2011-04-14 | 2013-05-10 | 포항공과대학교 산학협력단 | 네트워크 구조의 나노선을 구비한 나노선 센서 및 그 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230048936A (ko) * | 2021-10-05 | 2023-04-12 | 한국과학기술원 | 고속 동작이 가능한 공중부유 나노와이어 구조체 |
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