(57)【要約】【課題】輻射熱を熱源として利用し、熱吸収膜の熱吸収効率と熱放出膜の熱放出効率を最大化することができる高効率の熱電素子を提供する。【解決手段】本発明による輻射熱を熱源として利用する熱電素子は、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、外部に全反射される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
（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、を含む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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱などの輻射熱(radiant heat)を熱源として利用する熱電素子及びその製造方法に関し、より詳細には、輻射熱を熱源として利用し、熱吸収膜の熱吸収効率と熱放出膜の熱放出効率を最大化することができる熱電素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人口増加と産業発展に伴なって、人類は、エネルギー不足や環境汚染問題に直面している。このような問題を解決するために、近年、多くの科学者は、既存の化石燃料を代替する新規なエネルギー源を探すための研究を進行している。
【０００３】
このような研究結果として、太陽熱などの輻射熱、地熱、体熱、廃熱などを電気エネルギーに切り替えることができる熱電素子が開発された。
【０００４】
図１は、通常的に使用される熱電素子を示す図である。
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。
【０００５】
前記熱吸収膜１３０は、外部熱源を吸収する役目をし、前記レッグ１４０は、前記熱吸収膜１３０を通じて吸収された熱を前記熱放出膜１５０に伝達し、前記熱放出膜１５０は、前記レッグ１４０から伝達された熱を外部に放出する役目をする。
【０００６】
前記熱吸収膜１３０と前記熱放出膜１５０との間の温度差によって、ｐ型レッグ１４０ｐでは、正孔が熱吸収膜１３０から熱放出膜１５０の方向に動くようになり、ｎ型レッグ１４０ｎでは、電子が熱吸収膜１３０から熱放出膜１５０の方向に動くようになり、このような正孔と電子の動きによって反時計方向に電流が流れるようになる。
【０００７】
このような熱電素子１００が高い熱電効率を有するためには、前記熱吸収膜１３０では、外部熱源を最大限多く吸収し、吸収した熱をすべてレッグ１４０に伝達しなければならないし、前記レッグ１４０では、熱吸収膜１３０から伝達された熱をできればゆっくり熱放出膜１５０に伝達しなければならない。また、前記熱放出膜１５０では、外部熱源を全然吸収せず、前記レッグ１４０から伝達された熱を最大限多く放出しなければならない。
【０００８】
すなわち、前記熱吸収膜１３０と前記熱放出膜１５０との間の温度差が大きい場合のみに、高い熱電効率を得ることができる。
【０００９】
熱電素子の熱電効率を判断する指標として、ＺＴ値が使用する。ＺＴ値は、ゼーベック係数の二乗と電気伝導度に比例し、熱伝導度値に反比例する。
【００１０】
しかしながら、金属を利用した熱電素子の場合、ゼーベック係数値が数μＶ／Ｋレベルと非常に低く、ウィーデマン・フランツ則（Wiedemann-Franz law）によって電気伝導度と熱伝導度は比例関係にあるので、金属を利用した熱電素子は、高いＺＴ値を有することができない。
【００１１】
このような問題点を解決するための方法として、最近、半導体物質を利用した熱電素子が開発されており、代表的な熱電素子物質として、常温で最小０．７のＺＴ値を有し、１２０℃で最大０．９のＺＴ値を有するＢｉ２Ｔｅ３と、常温で最小０．１のＺＴ値を有し、９００℃で最大０．９のＺＴ値を有するＳｉＧｅが挙げられる。
【００１２】
しかしながら、最近の熱電素子を適用した製品の開発及び量産傾向から推測してみれば、Ｂｉ２Ｔｅ３は、早いうちに枯渇状態に直面するものと推定されていて、これにより、Ｂｉ２Ｔｅ３を代替することができる物質、言い替えれば、常温で最小０．７レベルのＺＴ値を有する物質に対する研究が進行されている。
【００１３】
このような面から見るとき、シリコンは、熱伝導度が１５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度と非常に高く、０．０１程度のＺＴ値を有するので、熱電素子に利用しにくいものと認識されて来た。しかし、最近になって、ＣＶＤ（Chemical vapor deposition）で成長させたシリコンナノ線の場合には、熱伝導度を０．０１倍以下まで低減することができ、１に近接するＺＴ値を有するものと報告されており、これにより、熱電素子に充分に利用されることができるものと期待されている。
【００１４】
しかし、シリコンナノ線は、製造方法が複雑であり、実際製品の生産段階で量産性に大きい障害物になり得るという問題点がある。
【００１５】
一方、太陽熱は、太陽が存在する限り、継続して供給され、環境汚染も全然心配ない最も理想的な熱源である。したがって、熱源として太陽熱などの輻射熱を使用する高効率の熱電素子を開発する場合、市場性及び応用性の側面において最も爆発的な反応を引き起こすものと予想される。しかし、太陽熱などの輻射熱を熱源とする熱電素子に対する研究は、未だ微々たる段階に留まっていることが現況である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００８−００８９９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、輻射熱を熱源として利用し、熱吸収膜の熱吸収効率と熱放出膜の熱放出効率を最大化することができる高効率の熱電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る輻射熱を熱源として利用する熱電素子は、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、外部に全反射されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の他の態様に係る輻射熱を熱源として利用する熱電素子の製造方法は、（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、を含むことを特徴とする 。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、輻射熱を熱源として利用しながら、熱吸収膜の熱吸収効率と熱放出膜の熱放出効率を最大化することができる高効率の熱電素子を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】通常的に使用される熱電素子を示す図である。
【図２】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３】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４】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５ａ】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。
【図５ｂ】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。
【図５ｃ】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。
【図５ｄ】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。
【図５ｅ】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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されるものではない。本発明の好ましい実施例を説明するにあたって、関連された公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略するか、簡単に説明する。なお、或る部分が任意の構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。なお、図面において、層及び領域の厚さは、明確性を図るために誇張されたものであり、層が他の層又は基板「上」にあると記述される場合、それは、他の層又は基板上に直接形成されることができるか、又は、それらの間に第３の層が介在されることもできることを意味する。
【００２３】
（第１実施例）
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。
【００２４】
前記基板２１０として、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つを利用することができる。
【００２５】
前記熱吸収膜２２０は、太陽熱などの輻射熱を吸収する役目をし、前記レッグ２３０は、前記熱吸収膜２２０を通じて吸収された熱を前記熱放出膜２４０に伝達し、前記熱放出膜２４０は、前記レッグ２３０から伝達された熱を外部に放出する役目をする。ここで、前記熱吸収膜２２０及び前記熱放出膜２４０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つの元素を含み、厚さは、１０ｎｍ〜１ｃｍであることが好ましい。
【００２６】
前記反射防止膜２５０ａは、外部の輻射光が反射されず、最大限前記熱吸収膜２２０に吸収されるようにする役目をする。以下では、これについてさらに詳しく説明する。
【００２７】
前記反射防止膜２５０ａは、前記熱吸収膜２２０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。
【００２８】
外部の輻射光が前記反射防止膜２５０ａに入射されれば、前記反射防止膜２５０ａの屈折率が低く、前記熱吸収膜２２０の屈折率が高いため、前記反射防止膜２５０ａと前記熱吸収膜２２０との境界面で輻射光が反射されず、ほぼ大部分が前記熱吸収膜２２０に伝達され、これにより、前記熱吸収膜２２０の輻射熱の吸収効率を向上させることができる。
【００２９】
特に、吸収しようとする輻射光の波長で前記反射防止膜２５０ａの屈折率を調節し、０〜０．５の反射度を有するようにする場合、輻射光の反射が最小化され、前記熱吸収膜２２０の輻射熱の吸収効率を最大化することができる。
【００３０】
ここで、前記反射防止膜２５０ａが多層の誘電膜で形成される場合、最上層には、様々な誘電膜のうち最も低い屈折率を有する誘電膜が形成されるようにし、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ようにすれば、輻射熱の吸収効率をさらに向上させることができる。この際、多層の誘電膜を構成するすべての誘電膜の屈折率は、前記熱吸収膜２２０の屈折率よりは低くなければならない。
【００３１】
一方、前記絶縁膜２５０ｂは、外部の輻射熱から前記熱放出膜２４０を電気的及び熱的に絶縁させる役目をすると共に、前記第１反射膜２６０ａの全反射を誘導する役目をする。以下では、これについてさらに詳しく説明する。
【００３２】
前記絶縁膜２５０ｂは、前記第１反射膜２６０ａ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。
【００３３】
外部の輻射光が前記第１反射膜２６０ａに入射されれば、前記第１反射膜２６０ａの屈折率が高く、前記絶縁膜２５０ｂの屈折率が低いため、前記第１反射膜２６０ａと前記絶縁膜２５０ｂとの境界面で輻射光が全反射され、これにより、輻射熱が前記熱放出膜２４０に吸収されることを防止することができる。
【００３４】
また、前記絶縁膜２５０ｂが多層の誘電膜で形成される場合、前記第１反射膜２６０ａと境界を成す最上層には、様々な誘電膜のうち最も低い屈折率を有する誘電膜が形成されるようにし、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ようにすれば、輻射光の反射効率をさらに向上させることができる。この際、多層の誘電膜を構成するすべての誘電膜の屈折率は、前記第１反射膜２６０ａの屈折率よりは低くなければならない。
【００３５】
前記第１反射膜２６０ａ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つの金属よりなり、外部の輻射光を全反射させる役目をする。
【００３６】
したがって、本発明の第１実施例に係る熱電素子２００は、前記反射防止膜２５０ａによって前記熱吸収膜２２０の輻射熱の吸収効率を最大化することができ、前記第１反射膜２６０ａと前記絶縁膜２５０ｂによって外部の輻射熱が前記熱放出膜２４０に吸収されることを防止することができるので、優れた熱電効率を有する。
【００３７】
（第２実施例）
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。
【００３８】
この場合、前記反射防止／絶縁膜２５０は、前記熱吸収膜２２０より低い屈折率を有し且つ前記第１反射膜２６０ａより低い屈折率を有しなければならない。
【００３９】
（第３実施例）
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。
【００４０】
この場合、前記第２反射膜２６０ｂは、前記熱放出膜２４０より高い熱伝導度値（例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導度値）を有するように形成され、前記熱放出膜２４０に伝達された熱を最大限外部に放出させる役目をする。さらに、前記第２反射膜２６０ｂは、金属配線としての役目をもする。
【００４１】
ここで、前記第２反射膜２６０ｂ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。
【００４２】
したがって、本発明の第３実施例に係る熱電素子４００は、前記第２反射膜２６０ｂによって前記熱放出膜２４０に伝達された熱を最大限外部に放出することができ、前記熱放出膜２４０の熱放出効率を最大化することができ、外部回路との連結時に別途の金属配線を具備しなくてもよいという利点がある。
【００４３】
以下、本発明の実施例に係る熱電素子の製造方法について説明する。
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。
【００４４】
第１段階で、図５ａに示されたように、基板２１０の上部に熱吸収膜２２０、レッグ２３０及び熱放出膜２４０を形成する。
【００４５】
第２段階で、図５ｂに示されたように、前記熱吸収膜２２０の上部に反射防止膜２５０ａを形成し、前記レッグ２３０と前記熱放出膜２４０の上部に絶縁膜２５０ｂを形成する。
【００４６】
ここで、前記反射防止膜２５０ａ及び前記絶縁膜２５０ｂは、１０未満の低い誘電定数を有する低誘電物質（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮなどの酸化物又は窒化物）、１０以上の高い誘電定数を有する低誘電物質（例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯなどの酸化物）、及び前記高誘電物質と前記低誘電物質の混合物のうちいずれか１つを蒸着し、単層の誘電膜で形成するか、又は、前記高誘電物質と前記低誘電物質を連続蒸着し、多層の誘電膜で形成する。また、前記反射防止膜２５０ａ及び前記絶縁膜２５０ｂの形成方法として、原子層蒸着法、プラズマ原子層蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical vapor deposition）及び熱酸化法などを利用することができ、場合によって、量産目的にゾル−ゲル法、スピンコーティングなどを利用することもできる。
【００４７】
前記反射防止膜２５０ａを原子層蒸着法によって形成するとき、蒸着工程の途中に前記反射防止膜２５０ａの屈折率を調節し、反射度を変化させることができる。以下では、これについてさらに詳しく説明する。
【００４８】
例えば、１．６〜１．７の多少低い屈折率を有するＡｌ２Ｏ３酸化物と、２．４〜２．５の多少高い屈折率を有するＴｉＯ２酸化物を利用して、原子層蒸着法によってＡＴＯ（ＡｌＴｉＯ）の反射防止膜２５０ａを形成する場合、原子層蒸着法のサイクル比を調節すれば、ＡＴＯ（ＡｌＴｉＯ）の反射防止膜２５０ａでＴｉの組成が変化する。このような組成変化によってＡＴＯ（ＡｌＴｉＯ）の反射防止膜２５０ａの屈折率が変化し、その結果として、反射度が変化する。
【００４９】
したがって、原子層蒸着法によって前記反射防止膜２５０ａを形成するとき、前記反射防止膜２５０ａが前記熱吸収膜２２０より低い屈折率を有するように調節すれば、前記反射防止膜２５０ａによって輻射光が反射されず、前記熱吸収膜２２０に吸収され、輻射熱の吸収効率を向上させることができる。
【００５０】
特に、吸収しようとする輻射光の波長で前記反射防止膜２５０ａの屈折率を調節し、０〜０．５の反射度を有するようにすれば、前記熱吸収膜２２０の輻射熱の吸収効率を最大化することができる。
【００５１】
仮に前記反射防止膜２５０ａを多層の誘電膜で形成する場合、最上層には、多数の誘電膜のうち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れば、輻射熱の吸収効率をさらに向上させることができる。この際、多層の誘電膜を構成するすべての誘電膜の屈折率は、前記熱吸収膜２２０の屈折率よりは低くなければならない。
【００５２】
これと同様の方法で、原子層蒸着法によって前記絶縁膜２５０ｂを形成するとき、蒸着工程の途中に前記絶縁膜２５０ｂの屈折率を上部に形成される第１反射膜２６０ａより低い屈折率を有するように調節することができ、これにより、前記第１反射膜２６０ａより低い屈折率を有する前記絶縁膜２５０ｂによって外部の輻射熱が前記熱放出膜２４０に吸収されることを防止することができる。
【００５３】
仮に前記絶縁膜２５０ｂを多層の誘電膜で形成する場合、上部に形成される第１反射膜２６０ａと境界を成す最上層には、様々な誘電膜のうち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れば、輻射光の反射効率をさらに向上させることができる。この際、多層の誘電膜を構成するすべての誘電膜の屈折率は、前記第１反射膜２６０ａの屈折率よりは低くなければならない。
【００５４】
本実施例で利用した原子層蒸着法は、１００〜３００℃程度の比較的低温で誘電膜を形成することができるので、シリコン基板、ガラス基板、金属基板、ＳＯＩ基板或いはこれら基板が結合された多層構造の基板上に反射防止膜２５０ａと絶縁膜２５０ｂを形成することができ、ひいては、１５０℃以下の工程温度が要求されるプラスチック基板上にも反射防止膜２５０ａと絶縁膜２５０ｂを形成することができるという利点がある。また、原子層蒸着法は、あらかじめプログラムされたプロセスによって工程の中断なしに真空状態を維持した状態で１つの物質を蒸着することのように様々な誘電物質の連続蒸着が可能であるという長所がある。
【００５５】
一方、前記第２段階で、図５ｃに示されたように、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を同時に形成することも可能である。この場合、前記熱吸収膜２２０、前記レッグ２３０及び前記熱放出膜２４０の上部には、１つの反射防止／絶縁膜２５０が形成される。
【００５６】
次に、第３段階で、図５ｄに示されたように、前記絶縁膜２５０ｂの上部に外部の輻射光を全反射させる第１反射膜２６０ａを形成する。ここで、前記第１反射膜２６０ａ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つの金属を利用して形成する。
【００５７】
この際、図５ｅに示されたように、前記熱放出膜２４０の熱放出効率を向上させるために、前記熱放出膜２４０に熱的に連結されると共に、前記熱放出膜２４０より高い熱伝導度値（例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導度値）を有する第２反射膜２６０ｂを形成することも可能である。
【００５８】
ここで、前記第２反射膜２６０ｂ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つの金属を利用して形成する。
【００５９】
この場合、前記第２反射膜２６０ｂは、前記熱放出膜２４０に伝達された熱を最大限外部に放出させる役目をすると共に、金属配線としての役目をもする。
【００６０】
以上、本発明について好ましい実施例を中心に説明した。しかし、本発明の実施例は、当業界においての通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるもので、本発明の範囲が上記実施例に限定されるものではなく、様々な他の形態に変形可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  従来の熱電素子
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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