(57)【要約】【課題】有機半導体層を有する熱電変換素子において、熱電変換効率を高くする。【解決手段】熱電変換素子１０は、有機半導体層１１０及び電極１２０，１３０を備えている。電極１２０，１３０は電力取り出し用の電極であり、有機半導体層１１０を介して互いに接続している。そして電極１２０，１３０の一方（例えば電極１３０）のうち有機半導体層１１０に対向する領域の面積は、他方（例えば電極１２０）のうち有機半導体層１１０に対向する領域よりも大きい。【選択図】図１
2014225534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体層と、
少なくとも２つの電極と、
を備え、
第１の前記電極は、第２の前記電極よりも、前記有機半導体層に対向する面積が大きい熱電変換素子。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電変換素子において、
第３の前記電極を有しており、
前記第２の電極及び前記第３の電極は、前記有機半導体層を介して互いに接続しており、
前記第１の電極はゲート電極であり、かつゲート絶縁層を介して、前記有機半導体層のうち前記第２の電極と前記第３の電極の間の領域に対向している熱電変換素子。
【請求項３】
請求項２に記載の熱電変換素子において、
前記有機半導体層の厚さ方向において、前記ゲート電極の少なくとも一部は前記有機半導体層と重なっている熱電変換素子。
【請求項４】
請求項３に記載の熱電変換素子において、
基板を備え、
前記ゲート電極、前記第２の電極、前記第３の電極、及び前記有機半導体層は前記基板上に形成されており、
前記基板の垂直な方向から見た場合において、前記第２の電極及び前記第３の電極は、前記ゲート電極を挟んで互いに対向しており、
前記有機半導体層の厚さ方向において、前記ゲート電極、前記第２の電極、及び前記第３の電極は、前記有機半導体層よりも前記基板の近くに位置している熱電変換素子。
【請求項５】
請求項３に記載の熱電変換素子において、
前記有機半導体層の厚さ方向において、前記ゲート電極の全部が前記有機半導体層と重なっている熱電変換素子。
【請求項６】
請求項５に記載の熱電変換素子において、
前記ゲート電極となる導電層を備え、
前記導電層には貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の内面に前記ゲート絶縁層が形成されており、
前記貫通孔内に前記有機半導体層が設けられており、
前記第２の電極は前記導電層の第１面側に位置しており、かつ前記第３の電極は前記導電層の第２面側に位置している熱電変換素子。
【請求項７】
請求項３に記載の熱電変換素子において、
基板を備え、
複数の前記ゲート電極が前記基板上に互いに並んで設けられており、
前記基板のうち前記複数のゲート電極の間に位置する領域の上に、前記第２の電極及び前記有機半導体層が設けられており、
前記第３の電極は、前記有機半導体層を介して前記第２の電極とは反対側に設けられている熱電変換素子。
【請求項８】
請求項７に記載の熱電変換素子において、
第１の前記ゲート電極、第２の前記ゲート電極、及び第３の前記ゲート電極が互いに並んでおり、
前記第１のゲート電極と前記第２のゲート電極の間には、第１導電型の前記有機半導体層が設けられており、
前記第２のゲート電極と前記第３のゲート電極の間には、第２導電型の前記有機半導体層が設けられており、
前記第１導電型の有機半導体層と、前記第２導電型の有機半導体層は、前記第３の電極を介して互いに直列に接続されている熱電変換素子。
【請求項９】
有機半導体層と、
第１の電極と、
前記有機半導体層を介して互いに接続している第２の電極及び第３の電極と、
を備え、
前記第１の電極はゲート電極であり、かつゲート絶縁層を介して、前記有機半導体層のうち前記第２の電極と前記第３の電極の間の領域に対向しており、
前記有機半導体層の厚さ方向において、前記ゲート電極の少なくとも一部は前記有機半導体層と重なっている熱電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電変換素子は、熱を電気に変換する素子である。近年は、熱電変換素子に有機半導体を用いることが検討されている。例えば特許文献１には、真性の有機半導体層上にキャリア発生用の有機半導体層を形成し、さらにこのキャリア発生用の有機半導体層上に電力取り出し用の電極を設けることが記載されている。キャリア発生用の有機半導体層は、アクセプタ型の材料及びドナー型の材料のいずれであっても良い。なお、電力取り出し用の電極は、真性の有機半導体層の側面及びキャリア発生用の有機半導体層の側面の双方に接続するように設けられても良い、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４３８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機半導体層は、無機半導体層と比較して熱電性能指数が低い。このため、有機半導体層を熱電変換素子に用いると、熱電変換効率が低くなってしまう。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題としては、有機半導体層を有する熱電変換素子において、熱電変換効率を高くすることが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、有機半導体層と、
少なくとも２つの電極と、
を備え、
第１の前記電極は、第２の前記電極よりも、前記有機半導体層に対向する面積が大きい熱電変換素子である。
【０００７】
請求項９に記載の発明は、有機半導体層と、
第１の電極と、
前記有機半導体層を介して互いに接続している第２の電極及び第３の電極と、
を備え、
前記第１の電極はゲート電極であり、かつゲート絶縁層を介して、前記有機半導体層のうち前記第２の電極と前記第３の電極の間の領域に対向しており、
前記有機半導体層の厚さ方向において、前記ゲート電極の少なくとも一部は前記有機半導体層と重なっている熱電変換素子である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る熱電変換素子の構成を示す図である。
【図２】実施形態２に係る熱電変換素子の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は実施例１に係る熱電変換素子の構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は熱電変換素子の実施例２の構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】（ａ）はゲート電極となる導電層の平面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図４，５に示した熱電変換素子の製造方法を示す断面図である。
【図７】図４，５に示した熱電変換素子の製造方法を示す断面図である。
【図８】（ａ）は熱電変換素子の実施例３の構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図９】図８に示した熱電変換素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図８に示した熱電変換素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】図８に示した熱電変換素子の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る熱電変換素子１０の構成を示す図である。本実施形態に係る熱電変換素子１０は、有機半導体層１１０及び電極１２０，１３０（第１の電極および第２の電極）を備えている。電極１２０，１３０は電力取り出し用の電極であり、有機半導体層１１０を介して互いに接続している。そして電極１２０，１３０の一方のうち有機半導体層１１０に対向する領域の面積は、他方のうち有機半導体層１１０に対向する領域よりも大きい。本図に示す例では、電極１３０は電極１２０よりも面積が大きくなっている。
【００１１】
有機半導体層１１０は、例えばｎ型の有機半導体層又はｐ型の有機半導体層である。有機半導体層１１０を構成する材料は、半導体特性を示す有機材料であればよく、例えば、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ベンゾポルフィリン等のポルフィリン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体、テトラチアフルバレン類、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー、又は、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子等である。有機半導体層１１０を構成する材料は、極性基を有する分子を含んでいる。
【００１２】
電極１２０，１３０は、互いに異なる金属から形成されている。電極１２０，１３０を構成する金属は、例えば、Pt、W、Ru、Ir、Al、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、Cd、Ln、Sn、Ta、Re、Os、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuのいずれか１種以上から選択することができる。電極１２０，１３０は、これらの少なくとも２種を含む合金であってもよい。電極１２０，１３０は、金属の単層膜であってもよいし、多層膜であっても良い。
【００１３】
電極１２０の温度と電極１３０の温度に差が生じた場合、これらの間に電位差が生じる。このため、電極１２０と電極１３０の間に電流が流れる。有機半導体層１１０がｎ型の半導体層である場合、電流のキャリアは電子となる。この場合、電極１２０と電極１３０のうち陰極となる電極を相対的に大きくすると、有機半導体層１１０に電流は流れやすくなる。また、有機半導体層１１０がｐ型の半導体層である場合、電流のキャリアはホールとなる。この場合、電極１２０と電極１３０のうち陽極となる電極を相対的に大きくすると、有機半導体層１１０に電流は流れやすくなる。このため、熱電変換素子１０の熱電性能指数ＺＴ＝Ｓ２・σ・Ｔ／κは大きくなり、熱電変換素子１０の熱電変換効率は高くなる。なお、Ｓはゼーベック定数であり、σは電気伝導度であり、κは熱伝導率であり、Ｔは絶対温度である。
【００１４】
（実施形態２）
図２は、実施形態２に係る熱電変換素子１０の構成を示す図である。本実施形態に係る熱電変換素子１０は、以下の点を除いて、実施形態１に係る熱電変換素子１０と同様の構成である。
【００１５】
まず、熱電変換素子１０はゲート電極１４０（第１の電極）を有している。ゲート電極１４０は、ゲート絶縁膜１６０を介して、有機半導体層１１０のうち電極１２０（第２の電極）と電極１３０（第３の電極）の間の領域に対向している。ゲート絶縁膜１６０は、例えば酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化シリコン、酸窒化シリコンなどの無機材料によって形成されている。
【００１６】
具体的には、有機半導体層１１０の厚さ方向において、ゲート電極１４０の少なくとも一部は有機半導体層１１０と重なっている。本図に示す例では、ゲート電極１４０の少なくとも一部は有機半導体層１１０の中に埋め込まれている。
【００１７】
熱電変換素子１０から電力を取り出すときには、ゲート電極１４０に電圧が印加される。ゲート電極１４０に電圧が印加されると、有機半導体層１１０のうちゲート電極１４０に対向する領域にキャリアが集まり、チャネルが形成される。本実施形態において、ゲート電極１４０のうち有機半導体層１１０に対向する領域の面積は、電極１２０のうち有機半導体層１１０に対向する領域の面積よりも大きくなっている。このため、有機半導体層１１０のチャネルの面積は大きくなり、その結果、キャリアの数も多くなる。従って、有機半導体層１１０の電気伝導度は高くなり、その結果、熱電変換素子１０の熱電変換効率は高くなる。
【００１８】
特に本図に示す構造によれば、有機半導体層１１０の厚さ方向において、ゲート電極１４０の少なくとも一部は有機半導体層１１０と重なっている。従って、ゲート電極１４０のうち有機半導体層１１０に対向する領域の形状は三次元になり、ゲート電極１４０の占有面積を大きくしなくても、有機半導体層１１０のチャネルの面積を大きくすることができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
図３（ａ）は、実施例１に係る熱電変換素子１０の構成を示す平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施例に係る熱電変換素子１０は、実施形態２に係る熱電変換素子１０の実施例になっており、基板１５０を用いて形成されている。基板１５０は、例えばガラス基板であるが、樹脂基板であっても良い。基板１５０が樹脂基板である場合、基板１５０を薄くすることにより、熱電変換素子１０に可撓性を持たせることができる。
【００２０】
有機半導体層１１０、電極１２０，１３０、ゲート電極１４０、及びゲート絶縁膜１６０は、基板１５０上に形成されている。詳細には、ゲート電極１４０は基板１５０の一部の上に形成されており、その断面形状は略台形である。そしてゲート電極１４０上にはゲート絶縁膜１６０が形成されている。本図に示す例では、ゲート絶縁膜１６０は、ゲート電極１４０上、及び基板１５０のうちゲート電極１４０の周囲に位置する領域の上にも形成されている。ただし、ゲート電極１４０の一部は、ゲート絶縁膜１６０で覆われておらず、引出配線（又は端子）に接続するための領域となっている。また、ゲート電極１４０に電圧が印加されると、有機半導体層１１０のうちゲート絶縁膜１６０に対向する領域には、チャネル１１１が形成される。
【００２１】
電極１２０，１３０は、ゲート絶縁膜１６０のうち基板１５０上に位置する領域の上に形成されており、また、基板１５０に垂直な方向から見た場合、ゲート電極１４０を挟んで互いに対向している。電極１２０，１３０は、いずれもゲート電極１４０よりも薄い。なお、電極１２０の表面は窒化金属層１２４によって覆われており、電極１３０の表面は窒化金属層１３４によって覆われている。窒化金属層１２４，１３４は、例えば窒化チタンである。
【００２２】
有機半導体層１１０は、ゲート絶縁膜１６０のうちゲート電極１４０と重なっている領域の上、及び電極１２０，１３０の上に形成されている。そして、ゲート電極１４０及び電極１２０，１３０は、有機半導体層１１０よりも基板１５０の近くに位置している。ただし、電極１２０の一部及び電極１３０の一部は、有機半導体層１１０で覆われておらず、引出配線（又は端子）に接続するための領域となっている。また、ゲート電極１４０の少なくとも上部は、有機半導体層１１０の厚さ方向において有機半導体層１１０の中に位置している。
【００２３】
次に、本実施例に係る熱電変換素子１０の製造方法を説明する。まず、基板１５０上にゲート電極１４０を形成する。ゲート電極１４０は、例えば基板１５０上に導電膜を形成し、この導電膜上を、レジストパターンをマスクとしてエッチングすることにより形成される。なお、ゲート電極１４０は、インクジェット法や印刷法を用いて形成されても良い。
【００２４】
次いで、ゲート電極１４０上にゲート絶縁膜１６０を形成する。ゲート絶縁膜１６０は、例えば反応性のスパッタリング法を用いて形成されても良いし、ＣＶＤ法を用いて形成されても良いし、熱酸化法を用いて形成されても良い。
【００２５】
次いで、ゲート絶縁膜１６０上に、電極１２０，１３０となる導電膜を、例えばスパッタリング法を用いて形成し、さらにこの導電膜上に、窒化金属層を形成する。次いで、窒化金属層上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンマスクとして窒化金属層及び導電膜をエッチングする。これにより、電極１２０，１３０及び窒化金属層１２４，１３４が形成される。
【００２６】
次いで、有機半導体層１１０を、例えば蒸着法又はインクジェット法などの印刷法を用いて形成する。
【００２７】
本実施例によっても、実施形態２と同様の効果が得られる。また、電極１２０の一部、電極１３０の一部、及びゲート電極１４０の一部は、いずれも有機半導体層１１０に覆われていない。このため、電極１２０，１３０、及びゲート電極１４０を容易に引出配線（又は端子）に接続することができる。
【００２８】
また、有機半導体層１１０の厚さ方向において、ゲート電極１４０及び電極１２０，１３０は、有機半導体層１１０よりも基板１５０の近くに位置している。このため、ゲート電極１４０及び電極１２０，１３０を形成した後に、有機半導体層１１０を形成することができる。従って、ゲート電極１４０及び電極１２０，１３０の形成プロセス（例えば熱処理）を選択するときに、有機半導体層１１０に対する影響を考慮しなくて済む。従って、これら電極の形成プロセスの選択範囲は広がる。
【００２９】
（実施例２）
図４（ａ）は、実施形態２に係る熱電変換素子１０の実施例２の構成を示す平面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図５（ａ）はゲート電極１４０となる導電層２００の平面図であり、図５（ｂ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。本実施例に係る熱電変換素子１０は、実施形態２の実施例である。本実施例において、ゲート電極１４０の全部は、有機半導体層１１０の厚さ方向において、有機半導体層１１０と重なっている。
【００３０】
具体的には、ゲート電極１４０は、導電層２００、例えばＡｌなどの金属の薄板によって形成されている。導電層２００には貫通孔が形成されており、この貫通孔内に有機半導体層１１０が充填されている。
【００３１】
貫通孔の内壁には、ゲート絶縁膜１６０が形成されている。ゲート絶縁膜１６０は、例えば導電層２００を熱酸化することにより形成されている。この場合、導電層２００の第１面（例えば表面）及び第１面とは反対側の面（第２面：例えば裏面）の双方は、ゲート絶縁膜１６０と同様の絶縁膜２０２によって覆われている。なお、ゲート電極１４０がＡｌによって形成されている場合、ゲート絶縁膜１６０は酸化アルミニウム膜である。そしてゲート絶縁膜１６０の表面に凹凸が形成されている場合、ゲート絶縁膜１６０と有機半導体層１１０の界面も増えるため、有機半導体層１１０に形成されるチャネルも大きくなる。
【００３２】
そして、導電層２００の第１面側には電極１２０が形成されており、導電層２００の第２面側には電極１３０が形成されている。電極１２０のうちゲート電極１４０側の面には窒化金属層１２４が形成されており、電極１３０のうちゲート電極１４０側の面には窒化金属層１３４が形成されている。
【００３３】
なお、ゲート電極１４０と窒化金属層１２４の間にはキャリア輸送層１２２が形成されており、ゲート電極１４０と窒化金属層１３４の間にはキャリア輸送層１３２が形成されている。キャリア輸送層１２２，１３２は、例えば有機半導体層１１０がｎ型の半導体層である場合には電子輸送層であり、有機半導体層１１０がｐ型の半導体層である場合には正孔輸送層である。
【００３４】
また、電極１３０及び電極１２０の一方は、導電性の基板であることが好ましい。このようにすると、後述する方法を用いて本実施例の熱電変換素子１０を製造することができる。
【００３５】
なお、図４（ａ）に示すように、電極１２０の一部は、キャリア輸送層１２２、導電層２００、キャリア輸送層１３２、及び電極１３０で覆われていない。そして電極１２０のうちこれらに覆われていない部分には、引出配線（又は端子）が接続される。
【００３６】
また、導電層２００の一部（例えば端部）は、電極１３０及びキャリア輸送層１３２で覆われていない。そして導電層２００のうち電極１３０及びキャリア輸送層１３２で覆われていない部分の一部には、絶縁膜２０２が形成されておらず、ゲート電極１４０が露出している。この露出している部分は、端子領域１４５となる。端子領域１４５は、ゲート電極１４０を引出配線（又は端子）に接続するために設けられている。
【００３７】
また、電極１３０は、熱電変換素子１０の上面に位置しているため、電極１３０のうち任意の部分が引出配線に接続される。
【００３８】
図６及び図７は、図４，５に示した熱電変換素子１０の製造方法を示す断面図である。これらの断面図は、図４（ｂ）に対応している。
【００３９】
まず、図６（ａ）に示すように、電極１２０となる導電板を準備する。次いで、電極１２０上に窒化金属層１２４及びキャリア輸送層１２２を形成する。窒化金属層１２４は、例えばスパッタリング法によって形成され、キャリア輸送層１２２は蒸着法又は塗布法を用いて形成される。
【００４０】
また、導電層２００を準備し、この導電層２００に貫通孔を形成する。次いで、導電層２００を熱酸化する。これにより、導電層２００の貫通孔の内面には、ゲート絶縁膜１６０が形成される。この工程において、導電層２００の第１面及び第２面も絶縁膜２０２によって覆われる。
【００４１】
次いで、図６（ｂ）に示すように、キャリア輸送層１２２上に導電層２００を配置する。
【００４２】
次いで、図７に示すように、導電層２００の貫通孔内に、有機半導体層１１０を、例えばインクジェット法を用いて形成する。
【００４３】
その後、導電層２００の上及び有機半導体層１１０の上に、キャリア輸送層１３２、窒化金属層１３４、及び電極１３０をこの順に形成する。キャリア輸送層１３２は、塗布法又は蒸着法によって形成される。窒化金属層１３４及び電極１３０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。
【００４４】
本実施例によっても、実施形態２と同様の効果が得られる。また、ゲート電極１４０の全部は、有機半導体層１１０の厚さ方向において、有機半導体層１１０と重なっている。このため、有機半導体層１１０のチャネルの面積を特に大きくすることができる。
【００４５】
また、ゲート電極１４０となる導電層２００に貫通孔を形成し、この貫通孔内に有機半導体層１１０を充填している。このため、容易に熱電変換素子１０を形成することができる。
【００４６】
（実施例３）
図８（ａ）は、実施形態２に係る熱電変換素子１０の実施例３の構成を示す平面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。本実施例に係る熱電変換素子１０は、実施形態２の実施例である。
【００４７】
本実施例に係る熱電変換素子１０は、基板として放熱板１００を有している。放熱板１００は、例えば金属板である。そして放熱板１００の一面上には、絶縁膜１０２が形成されている。絶縁膜１０２は、例えば酸化シリコン膜又は酸窒化シリコン膜である。絶縁膜１０２上には、壁状のゲート電極１４０が複数互いに平行に形成されている。ゲート電極１４０の側面は、絶縁膜１０２に近づくにつれてゲート電極１４０の幅が広がる方向に傾斜している。
【００４８】
平面視において、ゲート電極１４０の上面及び側面は、端部を除いてゲート絶縁膜１６０によって覆われている。ゲート電極１４０のうちゲート絶縁膜１６０に覆われていない部分は、端子領域１４５として用いられる。ゲート絶縁膜１６０は、絶縁膜１０２のうち複数のゲート電極１４０の間に位置する領域の上も覆っている。
【００４９】
そして、ゲート絶縁膜１６０のうち複数のゲート電極１４０の間に位置する領域の上には、電極１２０、窒化金属層１２４、及び有機半導体層１１０がこの順に積層されている。本図に示す例において、有機半導体層１１０の一部は第１導電型有機半導体層１１２になっており、有機半導体層１１０の残りの部分は第２導電型有機半導体層１１４になっている。言い換えると、第１のゲート電極１４１と第２のゲート電極１４２の間には第１導電型有機半導体層１１２が設けられており、第２のゲート電極１４２と第３のゲート電極１４３の間には第２導電型有機半導体層１１４が設けられている。なお、有機半導体層１１０は、ゲート電極１４０の上面上のゲート絶縁膜１６０よりも浅く形成されているため、ゲート電極１４０及びゲート絶縁膜１６０によって互いに分離された状態になっている。
【００５０】
有機半導体層１１０上には、窒化金属層１３４及び電極１３０が形成されている。すなわち電極１３０は、有機半導体層１１０を介して電極１２０の反対側に設けられている。窒化金属層１３４及び電極１３０は、有機半導体層１１０上及びゲート絶縁膜１６０上のそれぞれに連続して形成されている。
【００５１】
また、平面視において、第１導電型有機半導体層１１２に接続している電極１２０（電極１２５）は、第１導電型有機半導体層１１２と重ならない部分で互いに繋がっており、第２導電型有機半導体層１１４に接続している電極１２０（電極１２６）も、第２導電型有機半導体層１１４と重ならない部分で互いに繋がっている。ただし、電極１２５，１２６は、直接には繋がっていない。そして電極１２５のうち第１導電型有機半導体層１１２で覆われていない領域には端子領域１２８が設けられており、電極１２６のうち第２導電型有機半導体層１１４で覆われていない領域には端子領域１２９が設けられている。端子領域１２８，１２９には、引出配線（又は端子）が接続される。
【００５２】
このような構造において、電極１２０の温度と電極１３０の温度に差が生じると、熱電変換素子１０には電力が発生する。なお、本図に示す構造では、電極１３０が高温側になるのが好ましい。そして、第１導電型有機半導体層１１２及び第２導電型有機半導体層１１４は、窒化金属層１３４及び電極１３０を介して互いに直列に接続されている。そして端子領域１２８及び端子領域１２９は、熱電変換素子１０に生じた電力を取り出すための端子として用いられる。
【００５３】
図９〜図１１は、図８に示した熱電変換素子１０の製造方法を説明するための断面図である。これらの断面図は、図８（ｂ）に対応している。
【００５４】
まず、図９（ａ）に示すように、放熱板１００を準備する。次いで、放熱板１００上に絶縁膜１０２を、例えばＣＶＤ法又はスパッタリング法を用いて形成する。
【００５５】
次いで、図９（ｂ）に示すように、絶縁膜１０２上に、ゲート電極１４０となる導電膜１４６を、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成する。
【００５６】
次いで、図１０（ａ）に示すように、導電膜１４６上にレジストパターン５０を形成し、レジストパターン５０をマスクとして導電膜１４６をエッチングする。これにより、ゲート電極１４０が形成される。
【００５７】
その後、図１０（ｂ）に示すように、レジストパターン５０を除去する。次いで、ゲート電極１４０上にゲート絶縁膜１６０を、例えばＣＶＤ法又は反応性スパッタリング法を用いて形成する。この際、絶縁膜１０２のうちゲート電極１４０の間に位置する領域の上にも、ゲート絶縁膜１６０は形成される。
【００５８】
次いで、レジストパターン５２を形成する。レジストパターン５２は、窒化金属層１２４及び電極１２０を形成すべきでない領域を覆っている。次いで、電極１２０及び窒化金属層１２４を、蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成する。この際、レジストパターン５２の上にも電極１２０及び窒化金属層１２４が形成される。
【００５９】
その後、図１１（ａ）に示すように、レジストパターン５２を除去する。これにより、レジストパターン５２上の窒化金属層１２４及び電極１２０も除去される。次いで、有機半導体層１１０を例えばインクジェット法などの塗布法を用いて形成する。
【００６０】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、窒化金属層１３４及び電極１３０を、蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成する。
【００６１】
本実施例によっても、有機半導体層１１０の厚さ方向においてゲート電極１４０の少なくとも一部は有機半導体層１１０に対向している。従って実施形態２と同様の効果が得られる。
【００６２】
また、本実施例に示した構造では、第１導電型有機半導体層１１２と第２導電型有機半導体層１１４が電極１３０を用いて互いに直列に接続されている。従って、第１導電型有機半導体層１１２を介して電極１３０と電極１２５の間で発生した電力と、第２導電型有機半導体層１１４を介して電極１３０と電極１２６の間で発生した電力の双方を、端子領域１２８及び端子領域１２９を介して取り出すことができる。また、第１導電型有機半導体層１１２と第２導電型有機半導体層１１４は互いに直列に接続されているため、熱電変換素子１０の出力電圧を高くすることができる。
【００６３】
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 熱電変換素子
１１０ 有機半導体層
１１２ 第１導電型有機半導体層
１１４ 第２導電型有機半導体層
１２０ 電極
１３０ 電極
１４０ ゲート電極
１５０ 基板
１６０ ゲート絶縁膜
２００ 導電層
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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