(57)【要約】【課題】熱電変換素子を用いた位置情報検出装置においては、検出位置の数が増加すると、装置の構成が複雑となり製造コストが増大してしまう。【解決手段】本発明の熱電変換素子は、スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層と、磁性体層と磁気的に結合してスピン流に基づく電流を発生する起電体層、とを備えた複数の熱電変換部を有し、複数の熱電変換部は、スピン流に基づく電流と起電体層の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層と、前記磁性体層と磁気的に結合して前記スピン流に基づく電流を発生する起電体層、とを備えた複数の熱電変換部を有し、
前記複数の熱電変換部は、前記スピン流に基づく電流と前記起電体層の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる
熱電変換素子。
【請求項２】
前記複数の熱電変換部は、前記起電体層の抵抗がそれぞれ異なる
請求項１に記載した熱電変換素子。
【請求項３】
前記複数の熱電変換部は、前記起電体層の厚さおよび材料の少なくとも一方がそれぞれ異なる
請求項１または２に記載した熱電変換素子。
【請求項４】
前記複数の熱電変換部は、前記磁性体層の厚さおよび材料の少なくとも一方がそれぞれ異なる
請求項１から３のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【請求項５】
熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の一方の端部に配置した第１の電極と、
前記一方の端部に対向する他方の端部に配置した第２の電極、とを有し、
前記熱電変換素子は、
スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層と、前記磁性体層と磁気的に結合して前記スピン流に基づく電流を発生する起電体層、とを備えた複数の熱電変換部を有し、
前記複数の熱電変換部は、前記スピン流に基づく電流と前記起電体層の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる
熱電変換素子を用いた位置検出装置。
【請求項６】
前記複数の熱電変換部は、前記第１の電極と前記第２の電極の間に１次元状に配列し、
前記複数の熱電変換部が備える複数の前記起電体層と前記第１の電極と前記第２の電極とが直列に接続した
請求項５に記載した熱電変換素子を用いた位置検出装置。
【請求項７】
前記複数の熱電変換部は、前記第１の電極と前記第２の電極の間に２次元状に配列し、
前記複数の熱電変換部が備える複数の前記起電体層は、
前記第１の電極と前記第２の電極を結ぶ方向において、直列に接続し、
前記第１の電極と前記第２の電極を結ぶ方向と垂直な方向において、絶縁している
請求項５に記載した熱電変換素子を用いた位置検出装置。
【請求項８】
スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層に温度勾配を印加し、
前記磁性体層と磁気的に結合した起電体層に前記スピン流に基づく電流を発生させ、
前記スピン流に基づく電流と前記起電体層の抵抗によって定まる電位差であって、前記磁性体層の位置に応じて異なる値を有する電位差を発生させ、
前記電位差を検出することによって、前記温度勾配を印加した前記磁性体層の位置を検出する
位置検出方法。
【請求項９】
前記磁性体層の位置に応じて、前記起電体層の抵抗を異ならせることによって、異なる値を有する前記電位差を発生させる
請求項８に記載した位置検出方法。
【請求項１０】
前記磁性体層の位置に応じて、異なる大きさの前記スピン流に基づく電流を発生させることによって、異なる値を有する前記電位差を発生させる
請求項８に記載した位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換素子、それを用いた位置検出装置および位置検出方法に関し、特に、スピンゼーベック効果および逆スピンホール効果を用いた熱電変換素子、それを用いた位置検出装置および位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元の位置情報を検出可能な素子は、タッチパネルなどのユーザーインターフェースや、センサ、カメラなどの画像・情報取得装置など、さまざまなデバイスで活用されている。今後も、クラウド社会における情報空間と実空間との間の接点として、ますます重要なものになると考えられる。
【０００３】
これらのデバイスの中でも、例えばタッチパネルに関しては、抵抗膜方式や静電容量方式など、多くの方式が提案、実証されている。
【０００４】
ここで、抵抗膜方式においては、上部導電膜と下部導電膜を近接して配置し、これらのいずれか一方にバイアス電圧を印加した状態で待機させる。この状態で、外部からタッチ（接触）による圧力が加わると、タッチした点（ポイント）で上部導電膜と下部導電膜とが接触し通電する。このとき、その地点における電位を計測することにより、その地点の座標を決定することができる。
【０００５】
また、静電容量方式においては、パネル上に配置された電極もしくは導電膜に、適切な駆動電圧を印加した状態で待機させる。この状態で、指などでパネルをタッチすると、これによって静電容量に変化が生じる。このときの静電容量の変化に付随する電圧変化を多地点で読み取ることにより、タッチされたポイントを検出することができる。
【０００６】
しかし、上述した抵抗膜方式や静電容量方式などのタッチパネル方式では、位置を検出するためにバイアス電圧を印加する構成としているので、外部電源が必要となる。そのため、待機電力が増大し、また、電力供給が困難な環境においては利用が制限されるという問題があった。外部電源として電池を用いた場合であっても、その交換などの保守、管理負担が避けられないという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するために、スピンゼーベック効果を利用して、外部電源を不要とした位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
ここでまず、上述したスピンゼーベック効果について説明する。スピンゼーベック効果とは、磁性体に温度勾配が印加されると、温度勾配と平行方向にスピン流が誘起される現象である。すなわち、スピンゼーベック効果により熱がスピン流に変換される。
【０００９】
一方、スピン流が流れると電流が生成される現象が知られている。これは、「逆スピンホール効果」と呼ばれている。この現象は、電流が流れるとスピン流が発生する現象である「スピンホール効果」の逆過程である。この逆スピンホール効果を利用することによって、スピン流を検出することができる。なお、スピンホール効果および逆スピンホール効果はいずれも、スピン軌道相互作用が大きな物質、例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などにおいて顕著に発現する。
【００１０】
このように、スピンゼーベック効果により温度勾配によって磁性体に誘起されたスピン流は、逆スピンホール効果を利用して電流に変換すること（スピン熱電変換）が可能である。このようなスピン熱電変換技術を用いた熱電変換素子の一例が特許文献２に記載されている。
【００１１】
図１１に、特許文献２に記載された関連する熱スピン流変換素子１０の構成を示す。関連する熱スピン流変換素子１０は、サファイア基板１１の表面に、熱スピン流変換部１２およびＰｔ電極１６を設けた構成としている。熱スピン流変換部１２は、Ｔａ膜１３、ＰｄＰｔＭｎ膜１４、およびＮｉＦｅ膜１５を順次堆積することにより形成される。ここで、ＰｄＰｔＭｎ膜１４は長手方向が磁化方向Ｍになるように外部磁場を印加した状態で成膜される。そして、Ｐｔ電極１６の両端に端子１７−１、１７−２を設けることによってスピン流を利用した熱電対、すなわちサーモスピンカップルを形成することとしている。
【００１２】
このように構成された関連する熱スピン流変換素子１０において、Ｐｔ電極１６を設けていない側を測定対象熱源に当接あるいは近接させることによって、Ｐｔ電極１６を設けた側との間に熱勾配が形成されて熱スピン流が発生する。このとき発生した熱スピン流がＰｔ電極１６に注入されると逆スピンホール効果によってＰｔ電極１６の両端に電位差が発生する。この電位差を端子１７−１、１７−２を介して検出することによって、測定対象熱源の温度を推定することが可能になる、としている。
【００１３】
図１１に示した関連する熱スピン流変換素子１０においては、磁性膜の面内方向の温度勾配によって面内方向にスピン流が発生し、そのスピン流が磁性膜とＰｔ膜の界面を超えてＰｔ膜へ流入する。このように横向きの方向にスピン流が流出／流入する構成のスピン流熱電変換素子を、横型のスピン流熱電変換素子と呼ぶ。
【００１４】
これに対して、特許文献３には縦型の熱電変換素子が開示されている。特許文献３に記載された関連する熱電変換素子は、磁性誘電体からなる熱スピン波スピン流発生部材に逆スピンホール効果部材を設け、熱スピン波スピン流発生部材の厚さ方向に温度勾配を設けた構成としている。そして、磁場印加手段により逆スピンホール効果部材の長手方向と直交する方向かつ温度勾配と直交する方向に磁場を印加し、逆スピンホール効果部材において熱スピン波スピン流を電圧に変換して取り出すこととしている。
【００１５】
このように、熱スピン波スピン流発生部材の厚さ方向に温度勾配を設けることによって、熱起電力を温度勾配に垂直な方向に生成することができ、素子設計自由度が大きくなる、としている。
【００１６】
上述したように、このようなスピンゼーベック効果を用いた熱電変換部を有する位置検出装置が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された関連する位置情報検出装置は、磁性体層と、この磁性体層の上部に設けられた金属パターン膜とからなる基本素子を有する。そして、関連する位置検出装置は、２次元位置を電気的に検出するための金属パターン膜の形状としてメッシュ形状を採用している。この金属パターン膜のメッシュ形状のように、金属膜内に複数の穴（非電導領域）を有するパターニング構造を用いることで、スピンゼーベック効果によって生じた逆スピンホール電場信号を、周縁部の電圧変化として効果的に検出することが可能となる。
【００１７】
位置情報の検出は、まず、金属パターン膜を構成する例えば８×８本の金属線のそれぞれにおいて、これら両端の間の各電圧差を熱起電力として測定する。そして、これらの１６個の電圧信号の大きさを相対的に比較することによって、素子面内のどの２次元位置で加熱が生じたかの決定を行うこととしている。
【００１８】
このような構成としたことにより関連する位置検出装置によれば、外部からの熱によって位置入力を行うことから、外部電源が不要な位置検出手段を提供できる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０１３−０３６８９０号公報（［００２８］〜［００６３］、図２、図３）
【特許文献２】特開２００９−１３００７０号公報（［００４５］〜［００４７］、図１０）
【特許文献３】特開２０１１−２４９７４６号公報（［００２７］、［００２８］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述した関連する位置情報検出装置においては、検出位置に対応した各熱電変換素子をメッシュ形状の金属配線で接続し、金属配線の両端の各電圧差を測定することとしている。そのため、検出位置の数が増加すると、必要となる金属配線および検出用端子も増大するので、位置情報検出装置の構成が複雑となり、実装コストを含めた製造コストが増大してしまう。
【００２１】
このように、関連する熱電変換素子を用いた位置情報検出装置においては、検出位置の数が増加すると、装置の構成が複雑となり製造コストが増大してしまう、という問題があった。
【００２２】
本発明の目的は、上述した課題である、熱電変換素子を用いた位置情報検出装置においては、検出位置の数が増加すると、装置の構成が複雑となり製造コストが増大してしまう、という課題を解決する熱電変換素子、それを用いた位置検出装置および位置検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の熱電変換素子は、スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層と、磁性体層と磁気的に結合してスピン流に基づく電流を発生する起電体層、とを備えた複数の熱電変換部を有し、複数の熱電変換部は、スピン流に基づく電流と起電体層の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる。
【００２４】
本発明の熱電変換素子を用いた位置検出装置は、熱電変換素子と、熱電変換素子の一方の端部に配置した第１の電極と、一方の端部に対向する他方の端部に配置した第２の電極、とを有し、熱電変換素子は、スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層と、磁性体層と磁気的に結合してスピン流に基づく電流を発生する起電体層、とを備えた複数の熱電変換部を有し、複数の熱電変換部は、スピン流に基づく電流と起電体層の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる。
【００２５】
本発明の位置検出方法は、スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層に温度勾配を印加し、磁性体層と磁気的に結合した起電体層にスピン流に基づく電流を発生させ、スピン流に基づく電流と起電体層の抵抗によって定まる電位差であって、磁性体層の位置に応じて異なる値を有する電位差を発生させ、電位差を検出することによって、温度勾配を印加した磁性体層の位置を検出する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の熱電変換素子、それを用いた位置検出装置および位置検出方法によれば、検出位置の数が増加した場合であっても、装置構成の複雑化および製造コストの増大を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱電変換素子の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る熱電変換素子が備える熱電変換部の動作を説明するための模式的な斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置の等価回路図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置の構成を示す平面図（（ａ）、（ｃ））および等価回路図（（ｂ）、（ｄ））である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置の構成を示す平面図（（ａ）、（ｃ））および等価回路図（（ｂ）、（ｄ））である。
【図８】本発明の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置の別の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置のさらに別の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置のさらに別の構成を示す断面図である。
【図１１】関連する熱スピン流変換素子の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱電変換素子１００の構成を示す斜視図である。熱電変換素子１００は、磁性体層１１０と起電体層１２０とを備えた複数の熱電変換部を有する。図１では複数の熱電変換部として、第１の熱電変換部１３１と第２の熱電変換部１３２を備えた構成を示す。ここで、複数の熱電変換部は、スピン流に基づく電流ＪＣと起電体層１２０の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる。
【００３０】
磁性体層１１０はスピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する材料で構成され、磁化Ｍを有する。磁性体層１１０を構成する材料は強磁性金属であってもよいし、磁性絶縁体であってもよい。強磁性金属としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢなどを用いることができる。磁性絶縁体としては、イットリウム鉄ガーネット（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２；ＹＩＧ）や、ビスマス（Ｂｉ）をドープしたＹＩＧ（Ｂｉ：ＹＩＧ）、ランタン（Ｌａ）を添加したＹＩＧ（ＬａＹ２Ｆｅ５Ｏ１２）、およびイットリウムガリウム鉄ガーネット（Ｙ３Ｆｅ５−ｘＧａｘＯ１２）などを用いることができる。さらに、組成ＭＦｅ２Ｏ４（Ｍは金属元素であり、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏのいずれかを含む）からなるスピネルフェライト材料を用いることとしてもよい。なお、伝導電子による熱伝導を抑制する観点から、磁性絶縁体を用いることが望ましい。
【００３１】
起電体層１２０は、磁性体層１１０と磁気的に結合してスピン流に基づく電流ＪＣを発生する材料で構成される。すなわち、起電体層１２０を構成する材料には、逆スピンホール効果を発現する材料を用いることができる。具体的には、スピン軌道相互作用の大きな金属材料、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、その他のｆ軌道を有する金属材料、またはそれらを含有する合金材料を用いることができる。また、銅（Ｃｕ）などの一般的な金属膜材料に金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）などの材料を約０．５％から１０％程度だけ添加（ドープ）した材料であってもよい。さらに、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）などの電気伝導性を有する酸化物を、起電層１１２を構成する材料に用いることとしてもよい。
【００３２】
上述したように、本実施形態による熱電変換素子１００では、複数の熱電変換部はスピン流に基づく電流と起電体層１２０の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる。そのため、この電位差の値を検出することにより、スピンゼーベック効果によるスピン流が発生した位置、すなわち温度勾配が発生した位置を検出することができる。このとき、本実施形態の熱電変換素子１００は複数の熱電変換部ごとに異なる電位差を発生する構成としているので、関連する位置情報検出装置のようなメッシュ形状の電極パターンを用いることなく各電位差の値を検出することが可能である。その結果、検出位置の数が増加した場合であっても、装置構成の複雑化および製造コストの増大を回避することができる。
【００３３】
次に、本実施形態による熱電変換部の動作について、さらに詳細に説明する。図２は、磁性体層と起電体層とを備えた熱電変換部の動作を説明するための模式的な斜視図である。
【００３４】
熱電変換部の磁性体層に垂直な方向に温度勾配が加わると、スピン流が温度勾配と同じ方向に発生する。図２に示した場合、図中の下方から上方に向かう温度勾配が加わると、スピン流も同じ方向、すなわち高温側から低温側に流動する。
【００３５】
このスピン流は、磁性体層と起電体層との界面におけるスピン注入と呼ばれる過程を経て、起電体層において純スピン流を発生させる。ここでスピン注入とは、界面近傍で磁化方向を中心に歳差運動するスピンが、起電体層中のスピンを持たない伝導電子と相互作用し、スピン角運動量を受け渡したり、受け取ったりする現象を言う。その結果、起電体層中のスピン注入界面付近には、スピンを持った伝導電子による純スピン流が生成する。この純スピン流はアップスピンとダウンスピンが互いに逆方向に流れるため、純スピン流の向きに電荷移動は生じないが、スピンの運動量だけが流れる。
【００３６】
このとき、起電体層が大きなスピン軌道相互作用を有する材料を含む場合、逆スピンホール効果によって、スピン流の方向と磁化の方向とに直交する方向に電流が生成される。
【００３７】
このような熱電変換部において得られる電流の大きさは、磁性体層で発生するスピン流の大きさと、磁性体層と起電体層との界面におけるスピン流の注入効率、および起電体層における逆スピンホール効果によってスピン流が電流に変換される効率、との積に比例する。ここで、スピン流の大きさは、磁性体層の材料および厚さ、また、磁性体層に印加される温度差に依存する。また、スピン流の注入効率は、磁性体層と起電体層との界面の元素組成および界面近傍の材料に依存する。また、逆スピンホール効果によるスピン流から電流への変換効率は、起電体層の材料に依存する。したがって、磁性体層の材料および厚さ、磁性体層と起電体層との界面の元素組成および界面近傍の材料、および起電体層の材料を選択することにより、また、磁性体層に印加される温度差を変えることにより、電流の大きさを熱電変換部ごとに異ならせることができる。
【００３８】
以上より、磁性体層の材料および厚さ、磁性体層と起電体層との界面の元素組成および界面近傍の材料、起電体層の材料、または磁性体層に印加される温度差、または起電体層の抵抗を、熱電変換部ごとに異ならせることによって、スピン流に基づく電流と起電体層の抵抗によって定まる電位差が、複数の熱電変換部ごとにそれぞれ異なる構成とすることができる。具体的には例えば、起電体層の厚さおよび材料の少なくとも一方をそれぞれ異ならせることにより、熱電変換部ごとに起電体層の抵抗、すなわち発生する電位差がそれぞれ異なる構成とすることができる。また、起電体層としてスピン軌道相互作用の大きな金属を用い、金属の材料をそれぞれ異ならせることにより、逆スピンホール効果による電流変換効率を変化させることができる。また、起電体層として合金を用い、合金の組成をそれぞれ異ならせることにより、逆スピンホール効果による電流変換効率を変化させることができる。また、起電体層に含まれるスピン軌道相互作用の大きな金属、例えばイリジウム（Ｉｒ）の濃度をそれぞれ異ならせることにより、逆スピンホール効果による電流変換効率を変化させることができる。また、起電体層の表面にスピン軌道相互作用の大きな他の材料からなる層を備え、この層の材料等をそれぞれ異ならせることにより、起電体層における逆スピンホール効果による電流変換効率を変化させることができる。これらにより、起電体層におけるスピン流から電流への変換効率を異ならせる、すなわち電流の大きさを異ならせることにより、熱電変換部ごとに発生する電位差がそれぞれ異なる構成とすることができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置２００の構成を示す斜視図である。
【００４０】
熱電変換素子を用いた位置検出装置２００は、基板２０１上に形成された熱電変換素子２１０、熱電変換素子２１０の一方の端部に配置した第１の電極、および、一方の端部に対向する他方の端部に配置した第２の電極を有する。図３では、第１の電極として電極パッド２２１を、第２の電極として電極パッド２２２を備えた構成を示す。また、電極パッド２２１、２２２には端子２４１、２４２がそれぞれ形成されている。
【００４１】
熱電変換素子２１０は、磁性体層２１１と起電体層２１２とを備えた複数の熱電変換部を有する。図３では複数の熱電変換部として、第１の熱電変換部２３１と第２の熱電変換部２３２を備えた構成を示す。ここで、複数の熱電変換部は、スピン流に基づく電流ＪＣと起電体層２１２の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる。
【００４２】
本実施形態の第１の熱電変換部２３１と第２の熱電変換部２３２は、起電体層２１２の抵抗がそれぞれ異なる。起電体層２１２の電流ＪＣ方向の抵抗が異なる具体的な構成は特に限定されないが、本実施形態では図３に示すように、起電体層２１２の厚さがそれぞれ異なる構成を例として説明する。
【００４３】
第１の熱電変換部２３１および第２の熱電変換部２３２における起電体層２１２の厚さは、いずれも起電体層２１２を構成する金属材料におけるスピン拡散長またはスピン緩和長より十分に厚く設定するのが好ましい。具体的には、スピン拡散長またはスピン緩和長の３倍以上の厚さであることが望ましく、５倍以上であればさらに望ましい。また、起電体層２１２を構成する材料は、第１の実施形態による起電体層１２０と同様に、スピン軌道相互作用の大きな材料が望ましい。スピン軌道相互作用の大きな材料であれば、金属単体、合金、導電性酸化物、あるいは半導体からなる材料であってもよい。
【００４４】
次に、本実施形態による熱電変換素子を用いた位置検出装置２００の動作について説明する。以下の説明では、熱電変換素子を用いた位置検出装置を単に位置検出装置とも言う。
【００４５】
位置検出装置２００は、図３に示したように、磁化Ｍを有する磁性体層２１１と、その上部に起電体層２１２とを備える。このような構成とした位置検出装置２００に対して、磁性体層２１１から起電体層２１２へ向かう方向に温度勾配を印加した場合、つまり磁性体層２１１の下部の方を高い温度状態に設定した場合、磁性体層２１１にはスピン同士の相互作用を介したスピン流が発生する。
【００４６】
そして、磁性体層２１１と起電体層２１２との界面では、起電体層２１２の伝導電子にスピン角運動量を受け渡す形態でスピン注入が生じ、起電体層２１２内に純スピン流が生じる。この純スピン流は、起電体層２１２中で逆スピンホール効果により電流ＪＣに変換される。
【００４７】
第１の熱電変換部２３１および第２の熱電変換部２３２において、起電体層２１２は、電流ＪＣの向きに垂直な面の幅は等しく、厚さは第１の熱電変換部２３１における方が第２の熱電変換部２３２におけるよりも厚く構成されている。ここで、第１の熱電変換部２３１および第２の熱電変換部２３２における起電体層２１２の厚さを、いずれも起電体層２１２を構成する材料のスピン緩和長より十分に厚くなるように設定する。これにより、第１の熱電変換部２３１および第２の熱電変換部２３２のいずれにおいても、逆スピンホール効果により生成される電流の量を等しくすることができる。
【００４８】
ここで、位置検出装置２００の全体が一定温度であり、電流ＪＣが発生していない状態を考える。このときの位置検出装置２００の等価回路を図４（ａ）に示す。ただし、この等価回路では、電極パッド２２１および電極パッド２２２の抵抗値は起電体層２１２の抵抗値よりも十分に小さく無視できるものとした。
【００４９】
次に、第１の熱電変換部２３１のみに位置検出装置２００の全体の温度より高い温度を印加し、第１の熱電変換部２３１の磁性体層２１１にのみ温度勾配を印加した状態を考える。この場合の等価回路は図４（ｂ）に示すようになり、第１の熱電変換部２３１の起電体層２１２にのみ電流Ｉ（電流源２５０）が発生する。したがって、端子２４１と端子２４２との間の開放電圧を測定すると、第１の熱電変換部２３１における起電体層２１２の抵抗値Ｒ１に電流値Ｉを乗じた電圧値が測定される。
【００５０】
また、上述した第１の熱電変換部２３１に印加した温度と等しい温度を、第２の熱電変換部２３２にだけ印加した場合、等価回路は図４（ｃ）に示すようになる。この場合、第２の熱電変換部２３２の起電体層２１２にのみ、上述した第１の熱電変換部２３１にのみ温度を印加した場合と同じ値の電流Ｉが発生する。このとき、端子２４１と端子２４２との間の開放電圧を測定すると、第２の熱電変換部２３２における起電体層２１２の抵抗値Ｒ２に電流値Iを乗じた電圧値が測定される。ここで、第２の熱電変換部２３２における起電体層２１２は第１の熱電変換部２３１におけるものよりも厚さが薄く抵抗が大きいため、第１の熱電変換部２３１に温度を印加した場合よりも大きい電圧値が測定される。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の位置検出装置２００によれば、第１の熱電変換部２３１および第２の熱電変換部２３２のいずれの位置に温度を印加したかを、二個の端子２４１、２４２間の開放電圧の値として検知することができる。これにより、簡易な構成で位置検出が可能となり、検出位置の数が増加した場合であっても、装置構成の複雑化および製造コストの増大を回避することができる。
【００５２】
なお、上述の説明では、起電体層２１２の厚さは、構成する金属材料におけるスピン緩和長より十分に厚く、具体的には、スピン緩和長の３倍以上の厚さであることが望ましく、５倍以上であればさらに望ましいとした。これにより、起電体層２１２で発生する電流ＪＣの値をほぼ一定もしくは一定にすることができるので、起電体層２１２の厚さの設計が容易になるからである。しかしながら、各熱電変換部において温度印加により発生する電圧は、起電体層２１２の厚さに対して一定の関係がある。このことから、起電体層２１２の厚さは、スピン緩和長と同程度の厚さ、あるいは、スピン緩和長より小さい厚さであっても、起電体層２１２の厚さを適宜調整することにより、開放電圧の値による位置検知を行うことができる。
【００５３】
次に、本実施形態による位置検出方法について説明する。本実施形態の位置検出方法ではまず、スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層に温度勾配を印加する。これにより、磁性体層と磁気的に結合した起電体層にスピン流に基づく電流を発生させる。そして、スピン流に基づく電流と起電体層の抵抗によって定まる電位差であって、磁性体層の位置に応じて異なる値を有する電位差を発生させる。このときの電位差を検出することによって、温度勾配を印加した磁性体層の位置を検出する。
【００５４】
ここで、磁性体層の位置に応じて、起電体層の抵抗を異ならせることによって、異なる値を有する電位差を発生させることができる。また、磁性体層の位置に応じて、異なる大きさのスピン流に基づく電流を発生させることによって、異なる値を有する電位差を発生させることとしてもよい。
【００５５】
これにより、簡易な構成で位置検出が可能となり、検出位置の数が増加した場合であっても、装置構成の複雑化および製造コストの増大を回避することができる。
【００５６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置３００の構成を示す平面図である。
【００５７】
熱電変換素子を用いた位置検出装置３００は、熱電変換素子３１０、熱電変換素子３１０の一方の端部に配置した第１の電極、および、一方の端部に対向する他方の端部に配置した第２の電極を有する。図５では、第１の電極として電極パッド３２１を、第２の電極として電極パッド３２２を備えた構成を示す。また、電極パッド３２１、３２２には端子３４１、３４２がそれぞれ形成されている。
【００５８】
熱電変換素子３１０は、磁性体層と起電体層とを備えた複数の熱電変換部３３０を有する。本実施形態による熱電変換素子を用いた位置検出装置３００は、第１の電極としての電極パッド３２１と第２の電極としての電極パッド３２２の間に、３個以上の熱電変換部３３０が１次元状に配列した構成とした点で、第２の実施形態と異なる。ここで、複数の熱電変換部３３０が備える複数の起電体層と第１の電極（電極パッド３２１）と第２の電極（電極パッド３２１）とが直列に接続している。
【００５９】
本実施形態では、複数の熱電変換部３３０がそれぞれ備える起電体層は、電流の方向に厚さがそれぞれ異なり、それぞれ異なる抵抗値Ｒｎ（ｎ＝１〜１０）を有する構成とした。
【００６０】
この１次元状の位置検出装置３００を室温環境（約２５℃）下に保持し、位置検出装置３００全体の温度を均一にする。この場合、起電体層には電流は発生しない。
【００６１】
ここで、複数の熱電変換部３３０のうち、例えば起電体層の抵抗値がＲ３である部分に指等で接触すると、人間の体温（約３６℃）により抵抗値がＲ３である部分だけが加熱され、起電体層に電流が発生する。このとき、端子３４１と端子３４２の間の開放電圧を測定すると、抵抗値Ｒ３に電流値を乗じた電圧値が得られる。同様に、起電体層の抵抗値が異なる他の熱電変換部３３０に指等で接触すると、その部分の起電体層の抵抗値に電流値を乗じた電圧が開放電圧として測定される。
【００６２】
このように、端子３４１と端子３４２の間の開放電圧値のみから、複数の熱電変換部３３０のどの部分を指等で接触したかを検知することができる。すなわち、例えば１０個の熱電変換部３３０に対応する位置に「０」から「９」までの番号を付与し、この番号と開放電圧との関係を予め把握しておく。これにより、任意の数字列の入力を検知することが可能となる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の位置検出装置３００によれば、簡易な構成で位置検出が可能となり、検出位置の数が増加した場合であっても、装置構成の複雑化および製造コストの増大を回避することができる。
【００６４】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置４００の構成を示す平面図（（ａ）、（ｃ））および等価回路図（（ｂ）、（ｄ））である。
【００６５】
熱電変換素子を用いた位置検出装置４００は、複数の熱電変換部が第１の電極（電極パッド４２１）と第２の電極（電極パッド４２２）の間に２×２アレイの２次元状に配列した構成とした点で、第３の実施形態と異なる。本実施形態では、熱電変換部を構成する起電体層の厚さがそれぞれ異なり、それぞれ異なる抵抗値（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を有する場合について説明する。そして各起電体層が、第１の電極（電極パッド４２１）と第２の電極（電極パッド４２２）を結ぶ電流が流れる方向において、直列に接続し、第１の電極と第２の電極を結ぶ方向と垂直な方向において絶縁している構成とした。
【００６６】
すなわち、図６（ａ）、（ｃ）に示すように、抵抗値がＲ１、Ｒ２である２個の起電体層が直列に接続して第１の熱電変換部群４３１を構成し、抵抗値がＲ３、Ｒ４である２個の起電体層が直列に接続して第２の熱電変換部群４３２を構成している。そして、第１の熱電変換部群４３１と第２の熱電変換部群４３２とは絶縁している構成とした。なお、電極パッド４２１、４２２には端子４４１、４４２がそれぞれ形成されている。
【００６７】
本実施形態では具体的には、第１の熱電変換部群４３１および第２の熱電変換部群４３２は、電流が流れる方向と垂直な方向に同じ幅を有する構成とした。そして、第１の熱電変換部群４３１は、電流が流れる方向に起電体層の厚さが互いに異なる２個の熱電変換部を備え、これにより各起電体層は互いに異なる抵抗値Ｒ１、Ｒ２を有する構成とした。第２の熱電変換部群４３２も同様に、電流が流れる方向に起電体層の厚さが異なる２個の熱電変換部を備え、これにより各起電体層は互いに異なる抵抗値Ｒ３およびＲ４を有する構成とした。ここで、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は全て異なる値となるように、起電体層の厚さを設定する。
【００６８】
次に、熱電変換素子を用いた位置検出装置４００の動作について説明する。
【００６９】
この２次元状の位置検出装置４００を室温環境（約２５℃）下に保持し、位置検出装置４００全体の温度を均一にする。この場合、起電体層には電流は発生しないので、等価回路は図６（ｂ）に示すようになる。ただし、この等価回路では、電極パッド４２１および電極パッド４２２の抵抗値は起電体層の抵抗値よりも十分に小さく無視できるものとした。
【００７０】
ここで図６（ｃ）に示すように、第１の熱電変換部群４３１を構成する熱電変換部のうち、例えば起電体層の抵抗値がＲ１である熱電変換部に指等で接触した場合を考える。この場合、人間の体温（約３６℃）により抵抗値がＲ１である部分だけが加熱され、起電体層に電流（電流源４５０）が発生する。このときの等価回路は図６（ｄ）に示すようになる。ここで、端子４４１と端子４４２の間の開放電圧を測定すると、抵抗値Ｒ１と相関のある電圧値が得られる。同様に、起電体層の抵抗値が異なる他の熱電変換部に指等で接触した場合、その部分の起電体層の抵抗値と相関のある電圧が開放電圧として測定される。
【００７１】
上述した場合において、各起電体層の抵抗値がＲｎ（ｎ＝１〜４）である熱電変換部を加熱した場合に測定される開放電圧Ｖｎ（ｎ＝１〜４）は次の式で表される。
2015179746.tif 000003
2015179746.tif 000004
2015179746.tif 000005
2015179746.tif 000006
ただし、ＲＡ、ＲＢ、Ｒ０は以下の式で表される。
2015179746.tif 000007
2015179746.tif 000008
2015179746.tif 000009
【００７２】
また、上式中のＩは、起電体層の抵抗値がＲｎ（ｎ＝１〜４）である熱電変換部を全て同時に加熱した場合に発生する電流を表わす。なお、これらの式においては、電極パッド４２１および電極パッド４２２の抵抗値は起電体層の抵抗値よりも十分に小さく無視できるものとした。
【００７３】
上記の式にしたがって発生する端子４４１と端子４４２の間の開放電圧の値を測定することによって、複数の熱電変換部のうち、どの熱電変換部に指等で接触したかを検知することができる。これにより、簡易な構成で位置検出が可能となり、検出位置の数が増加した場合であっても、装置構成の複雑化および製造コストの増大を回避することができる。
【００７４】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係る熱電変換素子を用いた位置検出装置５００の構成を示す平面図（（ａ）、（ｃ））および等価回路図（（ｂ）、（ｄ））である。
【００７５】
熱電変換素子を用いた位置検出装置５００は、複数の熱電変換部が第１の電極（電極パッド５２１）と第２の電極（電極パッド５２２）の間に３×３アレイの２次元状に配列した構成とした点が、第３の実施形態と異なる。本実施形態では、熱電変換部を構成する起電体層の厚さがそれぞれ異なり、それぞれ異なる抵抗値Ｒｎ（ｎ＝１〜９）を有する場合について説明する。そして各起電体層が、第１の電極（電極パッド５２１）と第２の電極（電極パッド５２２）を結ぶ電流が流れる方向において、直列に接続し、第１の電極と第２の電極を結ぶ方向と垂直な方向において絶縁している構成とした。
【００７６】
すなわち、図７（ａ）、（ｃ）に示すように、抵抗値がＲ１、Ｒ２、Ｒ３である３個の起電体層が直列に接続して第１の熱電変換部群５３１を構成し、抵抗値がＲ４、Ｒ５、Ｒ６である３個の起電体層が直列に接続して第２の熱電変換部群５３２を構成している。さらに、抵抗値がＲ７、Ｒ８、Ｒ９である３個の起電体層が直列に接続して第３の熱電変換部群５３３を構成している。そして、第１の熱電変換部群５３１、第２の熱電変換部群５３２、および第３の熱電変換部群５３３は、互いに絶縁している構成とした。なお、電極パッド５２１、５２２には端子５４１、５４２がそれぞれ形成されている。
【００７７】
本実施形態では具体的には、第１の熱電変換部群５３１、第２の熱電変換部群５３２、および第３の熱電変換部群５３３は、電流が流れる方向と垂直な方向にそれぞれ同じ幅を有する構成とした。そして、第１の熱電変換部群５３１は、電流が流れる方向に起電体層の厚さが互いに異なる３個の熱電変換部を備え、これにより各起電体層は互いに異なる抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する構成とした。同様に、第２の熱電変換部群５３２および第３の熱電変換部群５３３も、電流が流れる方向に起電体層の厚さが異なるそれぞれ３個の熱電変換部を備え、これにより各起電体層は互いに異なる抵抗値Ｒ４からＲ９を有する構成とした。ここで、抵抗値Ｒｎ（ｎ＝１〜９）は全て異なる値となるように、起電体層の厚さを設定する。
【００７８】
次に、熱電変換素子を用いた位置検出装置５００の動作について説明する。
【００７９】
この２次元状の位置検出装置５００を室温環境（約２５℃）下に保持し、位置検出装置５００全体の温度を均一にする。この場合、起電体層には電流は発生しないので、等価回路は図７（ｂ）に示すようになる。ただし、この等価回路では、電極パッド５２１および電極パッド５２２の抵抗値は起電体層の抵抗値よりも十分に小さく無視できるものとした。
【００８０】
ここで図７（ｃ）に示すように、第１の熱電変換部群５３１を構成する熱電変換部のうち、例えば起電体層の抵抗値がＲ１である熱電変換部に指等で接触する場合を考える。この場合、人間の体温（約３６℃）により抵抗値がＲ１である部分だけが加熱され、起電体層に電流（電流源５５０）が発生する。このときの等価回路は図７（ｄ）に示すようになる。ここで、端子５４１と端子５４２の間の開放電圧を測定すると、抵抗値Ｒ１と相関のある電圧値が得られる。同様に、起電体層の抵抗値が異なる他の熱電変換部に指等で接触すると、その部分の起電体層の抵抗値と相関のある電圧が開放電圧として測定される。
【００８１】
上述した場合において、各起電体層の抵抗値がＲｎ（ｎ＝１〜９）である熱電変換部を加熱した場合に測定される開放電圧Ｖｎ（ｎ＝１〜９）は次の式で表される。
2015179746.tif 000010
2015179746.tif 000011
2015179746.tif 000012
2015179746.tif 000013
2015179746.tif 000014
2015179746.tif 000015
2015179746.tif 000016
2015179746.tif 000017
2015179746.tif 000018
【００８２】
ただし、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、Ｒ０は以下の式で表される。
2015179746.tif 000019
2015179746.tif 000020
2015179746.tif 000021
2015179746.tif 000022
【００８３】
また、上式中のＩは、起電体層の抵抗値がＲｎ（ｎ＝１〜９）である熱電変換部を全て同時に加熱した場合に発生する電流を表わす。なお、これらの式においては、電極パッド５２１および電極パッド５２２の抵抗値は起電体層の抵抗値よりも十分に小さく無視できるものとした。
【００８４】
上記の式にしたがって発生する端子５４１と端子５４２の間の開放電圧の値を測定することによって、複数の熱電変換部のうち、どの熱電変換部に指等で接触したかを検知することができる。これにより、簡易な構成で位置検出が可能となり、検出位置の数が増加した場合であっても、装置構成の複雑化および製造コストの増大を回避することができる。
【００８５】
上述した各実施形態においては、熱電変換部を２×２アレイの２次元状に配列した位置検出装置（第４の実施形態）および３×３アレイの２次元状に配列した位置検出装置（第５の実施形態）について説明した。しかし、検出領域の個数はこれに限らず、さらに多くの熱電変換部を２次元状に配列した構成することにより、さらに多くの検出領域を有する位置検出装置を得ることができる。
【００８６】
なお、上述した各実施形態においては、各熱電変換部において起電体層の抵抗を異ならせることによって、異なる値を有する電位差を発生させる構成について説明した。しかしこれに限らず、各熱電変換部において、異なる大きさのスピン流を発生させることによって、異なる値を有する電位差を発生させることができる。具体的には例えば、各熱電変換部において、磁性体層の厚さや材料を異ならせることによって、異なる大きさのスピン流を発生させることができる。図８は、磁性体層２１１の厚さを異ならせた位置検出装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００８７】
また、各熱電変換部において、磁性体層の表面や起電体層の表面に熱抵抗がそれぞれ異なる熱制御層を備えた構成とすることにより、磁性体層に印加される温度差を異ならせることによって、異なる大きさのスピン流を発生させることができる。図９は、異なる厚さとすることにより熱抵抗を異ならせた熱制御層２６１および熱制御層２６２を、起電体層２１２の表面に備えた位置検出装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００８８】
さらに、各熱電変換部において、磁性体層と起電体層との界面におけるスピン流の注入効率を異ならせることによって、異なる値を有する電位差を発生させることができる。具体的には例えば、磁性体層と起電体層との界面の元素組成を異ならせることによって、あるいは磁性体層と起電体層との間に中間層を挿入し、この中間層の元素組成や厚さ、層延伸方向の密度を異ならせることによって、異なる値を有する電位差を発生させることができる。図１０は、磁性体層と起電体層との間に中間層２７０を挿入し、中間層の層延伸方向の密度を各熱電変換部において異ならせた位置検出装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００８９】
また、各熱電変換部において、起電体層の表面にスピン軌道相互作用の大きな他の材料からなる変調層を備え、この変調層の材料等をそれぞれ異ならせることにより、起電体層における逆スピンホール効果による電流変換効率を変化させることができる。これにより、起電体層における電流の大きさを異ならせることができ、異なる値を有する電位差を発生させることができる。
【００９０】
次に、上述した各実施形態による熱電変換素子および熱電変換素子を用いた位置検出装置の製造方法について説明する。
【００９１】
まず、基板として例えば、厚さ約７００マイクロメートル（μｍ）の結晶性ガドリニウムガリウムガーネット（Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ：ＧＧＧ）ウェハを用い、その上に磁性体層を形成する。磁性体層の材料には、ビスマス置換イットリウム鉄ガーネット（Ｂｉ：ＹＩＧ、組成はＢｉＹ２Ｆｅ５Ｏ１２）を用いることができる。
【００９２】
Ｂｉ：ＹＩＧ膜の成膜には、例えば有機金属分解（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）法を用いる。このとき使用するＭＯＤ溶液としては、適切なモル比率（Ｂｉ：Ｙ：Ｆｅ＝１：２：５）からなる金属原材料がカルボキシル化された状態で酢酸エステル中に約３％の濃度で溶解された溶液などを用いることができる。この溶液をスピンコート（例えば、回転数１０００ｒｐｍ、回転時間３０秒）によりＧＧＧ基板上に塗布し、約１５０℃のホットプレートで約５分間程度乾燥させた後に、約５００℃で約５分間の仮アニールを行う。最後に電気炉中で約７００℃の高温かつ大気雰囲気下で約１４時間の本アニールを行う。以上の工程により、ＧＧＧ基板上に膜厚約６５ナノメートル（ｎｍ）の結晶性Ｂｉ：ＹＩＧ膜を形成することができる。
【００９３】
続いて、Ｂｉ：ＹＩＧ膜の全面に、起電体層として膜厚約３０ナノメートル（ｎｍ）の白金（Ｐｔ）膜をスパッタ蒸着する。この厚さは、白金（Ｐｔ）におけるスピン緩和長である約１０ナノメートル（ｎｍ）よりも十分に厚い。
【００９４】
次に、起電体層の表面の所望の一部を残してマスクで覆った状態で、白金（Ｐｔ）膜のスパッタ蒸着をさらに行う。この蒸着工程を異なる領域について行うことによって、白金（Ｐｔ）膜の厚さの異なる領域を有する起電体層を形成する。この後に、ドライエッチング法等を用いて起電体層の一部を除去する。これにより、第４の実施形態および第５の実施形態において示したような、電流の向きに垂直な方向に起電体層を２分割または３分割して、電気的に絶縁した構造を作製することができる。
【００９５】
上述の説明では、有機金属分解法（ＭＯＤ法）を用いて磁性体層を形成することとした。しかし、これに限らず、スパッタ法、ゾルゲル法、エアロゾルデポジション（Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＤ）法、フェライトめっき法、液相エピタキシー法、固相エピタキシー法、気相エピタキシー法、ディップ法、スプレー法、スピンコート法、および印刷法などのいずれかの方法を用いて成膜することとしてもよい。この場合、磁性体層は支持体上に成膜される。さらに、結晶引き上げ法、線引き炉を用いた磁性絶縁体ファイバ、焼結法、溶融法等を用いたバルク体を磁性体として用いることができる。
【００９６】
また、起電体層の形成方法としては上述したスパッタ法に限らず、蒸着法、メッキ法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スプレー法などのいずれかの方法で成膜することとしてもよい。さらに、ナノコロイド溶液の塗布・焼結を用いた形成方法などを用いることができる。
【００９７】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【００９８】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００９９】
（付記１）スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層と、前記磁性体層と磁気的に結合して前記スピン流に基づく電流を発生する起電体層、とを備えた複数の熱電変換部を有し、前記複数の熱電変換部は、前記スピン流に基づく電流と前記起電体層の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる熱電変換素子。
【０１００】
（付記２）前記複数の熱電変換部は、前記起電体層の抵抗がそれぞれ異なる付記１に記載した熱電変換素子。
【０１０１】
（付記３）前記複数の熱電変換部は、前記起電体層の厚さおよび材料の少なくとも一方がそれぞれ異なる付記１または２に記載した熱電変換素子。
【０１０２】
（付記４）前記複数の熱電変換部は、前記磁性体層の厚さおよび材料の少なくとも一方がそれぞれ異なる付記１から３のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【０１０３】
（付記５）熱電変換素子と、前記熱電変換素子の一方の端部に配置した第１の電極と、
前記一方の端部に対向する他方の端部に配置した第２の電極、とを有し、前記熱電変換素子は、スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層と、前記磁性体層と磁気的に結合して前記スピン流に基づく電流を発生する起電体層、とを備えた複数の熱電変換部を有し、前記複数の熱電変換部は、前記スピン流に基づく電流と前記起電体層の抵抗によって定まる電位差がそれぞれ異なる熱電変換素子を用いた位置検出装置。
【０１０４】
（付記６）前記複数の熱電変換部は、前記第１の電極と前記第２の電極の間に１次元状に配列し、前記複数の熱電変換部が備える複数の前記起電体層と前記第１の電極と前記第２の電極とが直列に接続した付記５に記載した熱電変換素子を用いた位置検出装置。
【０１０５】
（付記７）前記複数の熱電変換部は、前記第１の電極と前記第２の電極の間に２次元状に配列し、前記複数の熱電変換部が備える複数の前記起電体層は、前記第１の電極と前記第２の電極を結ぶ方向において、直列に接続し、前記第１の電極と前記第２の電極を結ぶ方向と垂直な方向において、絶縁している付記５に記載した熱電変換素子を用いた位置検出装置。
【０１０６】
（付記８）スピンゼーベック効果によるスピン流を誘起する磁性体層に温度勾配を印加し、前記磁性体層と磁気的に結合した起電体層に前記スピン流に基づく電流を発生させ、  前記スピン流に基づく電流と前記起電体層の抵抗によって定まる電位差であって、前記磁性体層の位置に応じて異なる値を有する電位差を発生させ、前記電位差を検出することによって、前記温度勾配を印加した前記磁性体層の位置を検出する位置検出方法。
【０１０７】
（付記９）前記磁性体層の位置に応じて、前記起電体層の抵抗を異ならせることによって、異なる値を有する前記電位差を発生させる付記８に記載した位置検出方法。
【０１０８】
（付記１０）前記磁性体層の位置に応じて、異なる大きさの前記スピン流に基づく電流を発生させることによって、異なる値を有する前記電位差を発生させる付記８に記載した位置検出方法。
【０１０９】
（付記１１）前記複数の熱電変換部は、前記磁性体層の、前記起電体層と磁気的に結合している側の表面の元素組成、および、前記起電体層の、前記磁性体層と磁気的に結合している側の表面の元素組成、の少なくとも一方がそれぞれ異なる付記１から４のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【０１１０】
（付記１２）前記複数の熱電変換部は、前記磁性体層と前記起電体層との間に中間層を備え、前記中間層の元素組成および厚さおよび層延伸方向の密度、の少なくとも一つがそれぞれ異なる付記１から４、および１１のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【０１１１】
（付記１３）前記複数の熱電変換部は、前記起電体層の表面に変調層を備え、前記変調層のスピン軌道相互作用がそれぞれ異なる付記１から４、１１、および１２のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【０１１２】
（付記１４）前記複数の熱電変換部は、前記磁性体層の、前記起電体層と磁気的に結合している側と反対側の表面、および、前記起電体層の、前記磁性体層と磁気的に結合している側と反対側の表面、の少なくとも一方に熱制御層を備え、前記熱制御層の熱抵抗がそれぞれ異なる付記１から４、１１、１２、および１３のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【符号の説明】
【０１１３】
１００    熱電変換素子
１１０    磁性体層
１２０    起電体層
１３１    第１の熱電変換部
１３２    第２の熱電変換部
２００、３００、４００、５００    熱電変換素子を用いた位置検出装置
２０１    基板
２１０、３１０    熱電変換素子
２１１    磁性体層
２１２    起電体層
２２１、２２２、３２１、３２２、４２１、４２２、５２１、５２２    電極パッド
２３１    第１の熱電変換部
２３２    第２の熱電変換部
２４１、２４２、３４１、３４２、４４１、４４２、５４１、５４２    端子
２５０、４５０、５５０    電流源
２６１、２６２    熱制御層
２７０    中間層
３３０    熱電変換部
４３１、５３１    第１の熱電変換部群
４３２、５３２    第２の熱電変換部群
５３３    第３の熱電変換部群
１０    関連する熱スピン流変換素子
１１    サファイア基板
１２    熱スピン流変換部
１３    Ｔａ膜
１４    ＰｄＰｔＭｎ膜
１５    ＮｉＦｅ膜
１６    Ｐｔ電極
１７−１、１７−２    端子
【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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