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公開番号2024115664
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-27
出願番号2023021420
出願日2023-02-15
発明の名称熱電発電素子
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 10/17 20230101AFI20240820BHJP()
要約【課題】破損しにくく扱いやすい熱電発電素子を提供する。
【解決手段】第1面100aに第1不純物領域20と第2不純物領域30とを有するシリコン基板100と、第1不純物領域20に設けられ、第1面100aに対して交差する方向に延在する複数のシリコンナノワイヤ10を有する第1シリコンナノワイヤ群10Aと、第2不純物領域30に設けられ、複数のシリコンナノワイヤ10を有する第2シリコンナノワイヤ群10Bと、第1シリコンナノワイヤ群10A及び第2シリコンナノワイヤ群10Bの上に配置され、シリコンナノワイヤ10と電気的に接続された導電膜510,520と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１面に第１不純物領域と第２不純物領域とを有するシリコン基板と、
前記第１不純物領域に設けられ、前記第１面に対して交差する方向に延在する複数のシリコンナノワイヤを有する第１シリコンナノワイヤ群と、
前記第２不純物領域に設けられ、前記複数のシリコンナノワイヤを有する第２シリコンナノワイヤ群と、
前記第１シリコンナノワイヤ群及び前記第２シリコンナノワイヤ群の上に配置され、前記シリコンナノワイヤと電気的に接続された導電膜と、
を備える、熱電発電素子。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
請求項１に記載の熱電発電素子であって、
前記導電膜は、アルミニウムである、熱電発電素子。
【請求項３】
請求項１に記載の熱電発電素子であって、
前記第１不純物領域は、Ｐ型の不純物が注入されており、
前記第２不純物領域は、Ｎ型の不純物が注入されている、熱電発電素子。
【請求項４】
請求項１に記載の熱電発電素子であって、
前記シリコン基板は、前記第１不純物領域及び前記第２不純物領域と平面視で重ならない外周領域を有し、
前記外周領域における前記第１面と前記導電膜との間に、前記導電膜に対する前記シリコンナノワイヤの押し込み量を規定する、ギャップ材を有する接着剤が配置されている、熱電発電素子。
【請求項５】
請求項４に記載の熱電発電素子であって、
前記押し込み量は、０．２μｍである、熱電発電素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電発電素子に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シリコンなどの半導体材料を用いて形成されたシリコンナノワイヤの構造が開示されている。シリコンナノワイヤは、例えば、直径が数十ｎｍ、長さが数μｍと、非常にアスペクト比が高く、低熱伝導率を有し、熱電素子として用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１４－５０５９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、シリコンナノワイヤが高いアスペクト比で構成されているため、破損しやすく、扱いが難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
熱電発電素子は、第１面に第１不純物領域と第２不純物領域とを有するシリコン基板と、前記第１不純物領域に設けられ、前記第１面に対して交差する方向に延在する複数のシリコンナノワイヤを有する第１シリコンナノワイヤ群と、前記第２不純物領域に設けられ、前記複数のシリコンナノワイヤを有する第２シリコンナノワイヤ群と、前記第１シリコンナノワイヤ群及び前記第２シリコンナノワイヤ群の上に配置され、前記シリコンナノワイヤと電気的に接続された導電膜と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
熱電発電素子の構成を示す斜視図。
熱電発電素子の構成を示す断面図。
図２に示す熱電発電素子のＡ部を拡大して示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
熱電発電素子の製造方法を示す断面図。
変形例の熱電発電素子の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の各図においては、互いに直交する３つの軸を、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸として説明する。また、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ方向」とし、矢印の方向が＋方向であり、＋方向と反対の方向を－方向とする。なお、＋Ｚ方向を「上」又は「上方」又は「表側」、－Ｚ方向を「下」又は「下方」又は「裏側」ということもあり、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向から見ることを平面視あるいは平面的ともいう。また、Ｚ方向＋側の面を「上面」又は「表面」、これと反対側となるＺ方向－側の面を「下面」又は「裏面」として説明する。
【０００８】
まず、図１～図３を参照しながら、熱電発電素子１０００の構成を説明する。
【０００９】
図１及び図２に示すように、熱電発電素子１０００は、例えば、高温である体温と、低温である外気と、の温度差を利用して発電する素子であり、複数のシリコンナノワイヤ１０が形成されたシリコン基板１００と、熱伝導板２００と、ヒートシンク３００と、を備えている。熱電発電素子１０００は、例えば、腕時計型の携帯機器の電源として用いられる。
【００１０】
シリコン基板１００は、熱伝導板２００側に、第１面１００ａを有する。シリコン基板１００の第１面１００ａは、例えば、Ｐ型の不純物が注入された第１不純物領域２０と、Ｎ型の不純物が注入された第２不純物領域３０と、を有する。Ｐ型の不純物としては、例えば、ボロン（Ｂ）などが挙げられる。Ｎ型の不純物としては、例えば、リン（Ｐ）などが挙げられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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