JP4951088B2 - 輻射熱を熱源として利用する熱電素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1を参照すれば、熱電素子100は、熱吸収膜130、レッグ140及び熱放出膜150を含み、前記レッグ140は、p型レッグ140pとn型レッグ140nとで構成される。
図2は、本発明の第1実施例に係る熱電素子を示す断面図である。
図2を参照すれば、本発明の第1実施例に係る熱電素子200は、基板210の上部に形成された熱吸収膜220、レッグ230及び熱放出膜240と、前記熱吸収膜220の上部に形成された反射防止膜250aと、前記レッグ230及び熱放出膜240の上部に形成された絶縁膜250bと、前記絶縁膜250bの上部に形成された第1反射膜260aとを含む。
図3は、本発明の第2実施例に係る熱電素子を示す断面図である。
図3を参照すれば、本発明の第2実施例に係る熱電素子300は、図2に示された熱電素子200と比べて製作工程の単純化のために、前記反射防止膜250aと前記絶縁膜250bを1つの反射防止/絶縁膜250で構成した点を除いて、他の構成要素は同一である。
図4は、本発明の第3実施例に係る熱電素子を示す断面図である。
図4を参照すれば、本発明の第3実施例に係る熱電素子400は、図2に示された熱電素子200と比べて、前記熱放出膜240に第2反射膜260bが熱的に連結されて形成されたことを除いて他の構成要素は同一である。
図5a及び図5eは、本発明の実施例に係る熱電素子を製造する方法を説明するための図である。
130 熱吸収膜
140、140p、140n レッグ、p型レッグ、n型レッグ
150 熱放出膜
200、300、400 本発明の熱電素子
210 基板
220 熱吸収膜
230 レッグ
240 熱放出膜
250a 反射防止膜
250b 絶縁膜
250 反射防止/絶縁膜
260a、260b 第1反射膜、第2反射膜
Claims (19)
- 基板と、
前記基板の上部に形成され、輻射熱を吸収する熱吸収膜と、
前記熱吸収膜を通じて吸収された熱を熱放出膜に伝達するレッグと、
前記レッグから伝達された熱を外部に放出する熱放出膜と、
前記熱吸収膜の上部に形成され、前記熱吸収膜より低い屈折率を有する反射防止膜と、
前記レッグ及び前記熱放出膜の上部に形成され、第1反射膜より低い屈折率を有する絶縁膜と、
前記絶縁膜の上部に形成され、輻射光を全反射させる前記第1反射膜と、を含み、
前記反射防止膜によって輻射光が外部に反射されず、前記熱吸収膜に吸収され、前記絶縁膜と前記第1反射膜によって輻射光が前記熱放出膜に吸収されず、外部に全反射され、
前記反射防止膜及び前記絶縁膜は、前記熱吸収膜、前記レッグ及び前記熱放出膜に対して同一側に位置することを特徴とする輻射熱を熱源として利用する熱電素子。 - 前記基板は、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板、SOI(silicon on insulator)基板、及びこれら基板が結合された多層構造の基板のうちいずれか1つの基板であることを特徴とする請求項1に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記熱吸収膜及び前記熱放出膜は、周期律表の4族元素であるSi、Ge、C、Sn及びPbのうち少なくとも1つの元素を含むか、周期律表の5族元素であるSb、As、Bi、P及びNのうち少なくとも1つの元素を含むか、又は、周期律表の6族元素であるTe、Se、Po、S及びOのうち少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記反射防止膜は、前記熱吸収膜より低い屈折率を有する単層の誘電膜又は多層の誘電膜で形成されることを特徴とする請求項1に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記反射防止膜は、吸収しようとする輻射光の波長で0〜0.5の反射度を有することを特徴とする請求項4に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記反射防止膜が多層の誘電膜で形成される場合、最上層には、最も低い屈折率を有する誘電膜が形成され、下部層に行くほど次第に高い屈折率を有する誘電膜が形成されることを特徴とする請求項4に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記絶縁膜は、前記第1反射膜より低い屈折率を有する単層の誘電膜又は多層の誘電膜で形成されることを特徴とする請求項1に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記絶縁膜が多層の誘電膜で形成される場合、最上層には、最も低い屈折率を有する誘電膜が形成され、下部層に行くほど次第に高い屈折率を有する誘電膜が形成されることを特徴とする請求項7に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記熱放出膜に熱的に連結され、且つ前記熱放出膜より高い熱伝導度値を有するように形成され、前記熱放出膜に伝達された熱を外部に放出する第2反射膜をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- 前記第1及び第2反射膜は、Al、Cu、Ti、Ag、Au、W、Si、Pt、Ni、Mo、Ta、Ir、Ru、Zn、Sn、Inのうち少なくとも1つの金属よりなることを特徴とする請求項9に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子。
- (a)基板の上部に輻射熱を吸収する熱吸収膜と、前記熱吸収膜を通じて吸収された熱を熱放出膜に伝達するレッグと、前記レッグから伝達された熱を外部に放出する熱放出膜とを形成する段階と、
(b)前記熱吸収膜の上部に前記熱吸収膜より低い屈折率を有する反射防止膜を形成し、前記熱放出膜の上部に以後に形成されるべき第1反射膜より低い屈折率を有する絶縁膜を形成する段階と、
(c)前記絶縁膜の上部に輻射光を全反射させる第1反射膜を形成する段階と、を含み、
前記反射防止膜及び前記絶縁膜は、前記熱吸収膜、前記レッグ及び前記熱放出膜に対して同一側に位置することを特徴とする輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(b)段階で、
原子層蒸着法、CVD(Chemical vapor deposition)、スパッタリングのうちいずれか1つによって単層の誘電膜又は多層の誘電膜で前記反射防止膜及び前記絶縁膜をそれぞれ形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(b)段階で、
前記反射防止膜を形成するとき、前記熱吸収膜より低い屈折率を有するように前記反射防止膜の屈折率を調節する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(b)段階で、
吸収しようとする輻射光の波長で0〜0.5の反射度を有するように前記反射防止膜の屈折率を調節する段階をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(b)段階で、
前記反射防止膜を多層の誘電膜で形成する場合、最上層には、最も低い屈折率を有する誘電膜を形成し、下部層に行くほど次第に高い屈折率を有する誘電膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(b)段階で、
前記絶縁膜を形成するとき、前記第1反射膜より低い屈折率を有するように前記絶縁膜の屈折率を調節する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(b)段階で、
前記絶縁膜を多層の誘電膜で形成する場合、最上層には、最も低い屈折率を有する誘電膜を形成し、下部層に行くほど次第に高い屈折率を有する誘電膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(b)段階で、
原子層蒸着法、CVD(Chemical vapor deposition)、スパッタリングのうちいずれか1つによって単層の誘電膜又は多層の誘電膜で前記反射防止膜及び前記絶縁膜を同時に形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。 - 前記(c)段階で、
前記熱放出膜に熱的に連結され、且つ前記熱放出膜より高い熱伝導度値を有する第2反射膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法。
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