(57)【要約】【課題】熱電変換素子においては、素子面積が増大し、効率よく出力電力の増加を図ることが困難である。【解決手段】本発明の熱電変換素子は、複数の起電層と複数の磁性体層が交互に積層した熱電変換部と、熱電変換部の第１の側面に配置し、複数の起電層の第１の側面側の端部を接続する第１の導電部と、熱電変換部の第１の側面に対向する第２の側面に配置し、複数の起電層の第２の側面側の端部を接続する第２の導電部、とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の起電層と複数の磁性体層が交互に積層した熱電変換部と、
前記熱電変換部の第１の側面に配置し、前記複数の起電層の前記第１の側面側の端部を接続する第１の導電部と、
前記熱電変換部の前記第１の側面に対向する第２の側面に配置し、前記複数の起電層の前記第２の側面側の端部を接続する第２の導電部、とを有する
熱電変換素子。
【請求項２】
前記第１の導電部と前記第２の導電部は、前記磁性体層における磁場の方向および温度勾配の方向によって定まる起電力の向きに対向して配置している
請求項１に記載した熱電変換素子。
【請求項３】
前記複数の磁性体層は、第１の磁性体層と第２の磁性体層を含み、
前記複数の起電層は、第１の起電層と第２の起電層を含み、
前記第１の起電層は、前記第１の磁性体層を被覆し、
前記第２の磁性体層は、前記第１の起電層の上に配置し、
前記第２の起電層は、前記第２の磁性体層を被覆し、
前記第１の導電部は、前記第１の起電層および前記第２の起電層のうち、前記熱電変換部の前記第１の側面側から延出した部分を含み、
前記第２の導電部は、前記第１の起電層および前記第２の起電層のうち、前記熱電変換部の前記第２の側面側から延出した部分を含む
請求項１または２に記載した熱電変換素子。
【請求項４】
前記第１の導電部は、前記熱電変換部の前記第１の側面と反対側に第１の外部導電部を含み、
前記第２の導電部は、前記熱電変換部の前記第２の側面と反対側に第２の外部導電部を含み、
前記第１の外部導電部および前記第２の外部導電部の高さはいずれも、前記熱電変換部の積層方向の高さよりも低い
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】
前記熱電変換部を搭載する基板を有する
請求項１から４のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【請求項６】
前記第１の導電部および前記第２の導電部と前記基板との間に遮熱層を有し、
前記遮熱層の熱伝導率は、前記第１の導電部および前記第２の導電部の熱伝導率よりも小さい
請求項５に記載した熱電変換素子。
【請求項７】
前記磁性体層は、スピンゼーベック効果を発現する材料からなる
請求項１から６のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【請求項８】
前記起電層は金属材料を含み、
前記金属材料は、金、白金、パラジウム、イリジウムのいずれかを含む
請求項１から７のいずれか一項に記載した熱電変換素子。
【請求項９】
基板上の素子領域にスピンゼーベック効果を発現する磁性体材料からなる第１の磁性体層を形成し、
前記第１の磁性体層の上に、前記第１の磁性体層を被覆して第１の起電層を形成し、
前記第１の起電層の上面であって、前記素子領域に対応する領域に第２の磁性体層を形成し、
前記第２の磁性体層の上に、前記第２の磁性体層を被覆して第２の起電層を形成し、
前記第１の起電層および前記第２の起電層のうち、前記素子領域の第１の側面側から延出した部分を積層することにより第１の導電部を形成し、
前記第１の起電層および前記第２の起電層のうち、前記素子領域の第２の側面側から延出した部分を積層することにより第２の導電部を形成する
熱電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の磁性体層を形成した後に、熱伝導率が前記第１の導電部および前記第２の導電部の熱伝導率よりも小さい遮熱層を形成し、
前記第１の磁性体層上の前記遮熱層を除去した後に、前記第１の起電層を形成する
請求項９に記載した熱電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換素子およびその製造方法に関し、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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、「スピントロニクス（ｓｐｉｎｔｒｏｎｉｃｓ）」と呼ばれる電子技術が脚光を浴びている。従来のエレクトロニクスは、電子の一つの性質である「電荷」だけを利用してきたが、スピントロニクスでは、それに加えて、電子の別の性質である「スピン」をも積極的に利用する。特に、電子のスピン角運動量の流れである「スピン流（ｓｐｉｎ−ｃｕｒｒｅｎｔ）」は重要な特性である。スピン流はエネルギーの散逸が少ないので、スピン流を利用することによって高効率な情報伝達を実現できる可能性がある。したがって、スピン流の生成、検出、制御は重要な研究テーマとなっている。
【０００３】
スピン流の生成に関しては、例えば、電流が流れるとスピン流が生成される現象が従来から知られている。この現象は、スピンホール効果（ｓｐｉｎ−Ｈａｌｌ  ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれている。また、その逆の現象として、スピン流が流れると起電力が発生する現象も知られている。これは、逆スピンホール効果（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｓｐｉｎ−Ｈａｌｌ  ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれている。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（ｓｐｉｎ  ｏｒｂｉｔ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）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。
【０００４】
また、最近の研究により、磁性体における「スピンゼーベック効果（ｓｐｉｎ−Ｓｅｅｂｅｃｋ  Ｅｆｆｅｃｔ）」の存在が明らかになっている。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（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１には、強磁性金属であるＮｉＦｅ膜におけるスピンゼーベック効果が記載されており、特許文献２には、イットリウム鉄ガーネット（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２：ＹＩＧ）といった磁性絶縁体と金属膜との界面におけるスピンゼーベック効果が記載されている。
【０００５】
温度勾配によって誘起されたスピン流は、上述した逆スピンホール効果を利用することによって電界（電流、電圧）に変換することが可能である。つまり、スピンゼーベック効果と逆スピンホール効果をあわせて利用することにより、スピンを介して温度勾配を電気に変換する「スピン熱電変換」が可能となる。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１に記載されている。
【０００６】
図６に、特許文献１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。
【０００７】
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。
【０００８】
また、特許文献２には、熱起電力の増大を図った熱電変換素子が記載されている。図７に、特許文献２に記載された関連する熱電変換素子２０の構成を示す。
【０００９】
関連する熱電変換素子２０は、基板２１と、基板２１に保持された発電部２２を有している。発電部２２は、磁性体膜２３と電極２４が交互に複数積層した構成である。そして、関連する熱電変換素子２０は、磁性体膜２３に温度勾配ΔＴを印加すると、磁性体膜２３から電極２４に向けてスピン流が生成され、電極２４における逆スピンホール効果により、磁性体膜２３の磁化方向Ａと垂直方向に電流Ｉが生じるように構成されている。
【００１０】
このような構成としたことにより関連する熱電変換素子２０によれば、積層した電極２４のそれぞれから熱起電力Ｖを取り出すことができる。また、これら複数の電極２４を直列接続して熱起電力Ｖを加算することによって、全体として大きな熱起電力Ｖｔｏｔａｌを得ることができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１３００７０号公報（［００４５］〜［００４７］、図１０）
【特許文献２】国際公開第２０１２／１０８２７６号（１６頁２５行〜１９頁２行、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した関連する熱電変換素子２０においては、積層した電極２４のそれぞれから熱起電力Ｖを取り出すこととしている。そのため、大きな熱起電力Ｖを取り出すために積層数を増加させると、図７に示すように関連する熱電変換素子２０の素子面積が増大してしまうという問題があった。
【００１３】
また、関連する熱電変換素子２０では、大きな熱起電力Ｖｔｏｔａｌを得るために複数の電極２４を直列接続して熱起電力Ｖを加算する必要がある。このとき、各層の電極２４を流れる電流の方向は同じである。そのため、直列接続とするために各電極２４の反対側の端部同士を接続することから配線長が長くなり、配線の抵抗が増大する。この配線抵抗の増大は、熱電変換素子２０の内部抵抗の増大となるので、その分だけ出力電力（Ｗ）の増加が妨げられることになる。
【００１４】
このように、関連する熱電変換素子においては、素子面積が増大し、効率よく出力電力の増加を図ることが困難である、という問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、上述した課題である、熱電変換素子においては、素子面積が増大し、効率よく出力電力の増加を図ることが困難である、という課題を解決する熱電変換素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の熱電変換素子は、複数の起電層と複数の磁性体層が交互に積層した熱電変換部と、熱電変換部の第１の側面に配置し、複数の起電層の第１の側面側の端部を接続する第１の導電部と、熱電変換部の第１の側面に対向する第２の側面に配置し、複数の起電層の第２の側面側の端部を接続する第２の導電部、とを有する。
【００１７】
本発明の熱電変換素子の製造方法は、基板上の素子領域にスピンゼーベック効果を発現する磁性体材料からなる第１の磁性体層を形成し、第１の磁性体層の上に、第１の磁性体層を被覆して第１の起電層を形成し、第１の起電層の上面であって、素子領域に対応する領域に第２の磁性体層を形成し、第２の磁性体層の上に、第２の磁性体層を被覆して第２の起電層を形成し、第１の起電層および第２の起電層のうち、素子領域の第１の側面側から延出した部分を積層することにより第１の導電部を形成し、第１の起電層および第２の起電層のうち、素子領域の第２の側面側から延出した部分を積層することにより第２の導電部を形成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の熱電変換素子およびその製造方法によれば、素子面積が増大することなく、効率よく出力電力の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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単位構造の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る熱電変換素子の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る熱電変換素子の別の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る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６】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。
【図７】関連する熱電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】
【００２０】
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。
【００２１】
〔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、熱電変換部１１０、第１の導電部１２０、および第２の導電部１３０を有する。
【００２２】
熱電変換部１１０は、複数の起電層と複数の磁性体層が交互に積層した構成である。すなわち、図２に示すように、起電層１１２と磁性体層１１３の積層構造である熱電変換単位構造１１１が複数個積層された構造である。図１、図２では各図中に示したように、起電層１１２と磁性体層１１３の積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する面内方向をＸ方向、Ｙ方向とし、Ｘ方向とＹ方向は互いに直交しているものとする。
【００２３】
第１の導電部１２０は、熱電変換部１１０の第１の側面１４１に配置し、複数の起電層１１２の第１の側面１４１側の端部を接続している。第２の導電部１３０は、熱電変換部１１０の第１の側面１４１に対向する第２の側面１４２に配置し、複数の起電層１１２の第２の側面１４２側の端部を接続している。ここで、第１の導電部１２０および第２の導電部１３０はいずれも導電体である。また、第１の側面１４１と第２の側面１４２はＸ方向において対向している。したがって、第１の導電部１２０と第２の導電部１３０はＸ方向において対向している。
【００２４】
磁性体層１１３は、スピンゼーベック効果を発現する材料で構成される。磁性体層１１３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。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。
【００２５】
起電層１１２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。
【００２６】
上述した磁性体層１１３と起電層１１２の積層構造により、熱電変換単位構造１１１はスピンゼーベック効果と逆スピンホール効果を利用した「熱電変換部」としての機能を備える。すなわち、磁性体層１１３では、スピンゼーベック効果によって温度勾配∇Ｔに基づいてスピン流が発生する。このときのスピン流の方向は温度勾配∇Ｔの方向と平行あるいは反平行である。起電層１１２においては、上述したスピン流に基づいて逆スピンホール効果によって起電力が生じる。ここで、発生する起電力（Ｅ、Ｊ）の方向は、磁性体層１１３の磁化Ｍの方向と温度勾配∇Ｔの方向との外積で与えられる（Ｅ，Ｊ／／Ｍ×∇Ｔ）。
【００２７】
本実施形態による熱電変換素子１００においては、起電層１１２における起電力の方向が面内方向となるように熱電変換単位構造１１１が構成されている。これにより、効率的に電力を生成することが可能である。具体的には例えば、図２に示すように、磁性体層１１３の磁化Ｍの方向を−Ｙ方向とし、温度勾配∇Ｔの方向を−Ｚ方向とすることにより、起電力の方向を＋Ｘ方向とすることができる。なお、磁性体層１１３の磁化Ｍは、少なくともＹ方向の成分を含んでいればよく、それによって少なくともＸ方向の成分を有する起電力が発生する。そして、第１の導電部１２０と第２の導電部１３０は、磁性体層１１３における磁場の方向（Ｍ）および温度勾配の方向（∇Ｔ）によって定まる起電力（Ｅ、Ｊ）の向きに対向して配置している。
【００２８】
ここで図２に示すように、起電層１１２の第１の側面１４１側（−Ｘ方向側）の端部を第１の端部１５１とし、起電層１１２の第２の側面１４２側（＋Ｘ方向側）の端部を第２の端部１５２とすると、第１の端部１５１と第２の端部１５２はＸ方向において対向する。そして上述したように、各起電層１１２の第１の端部１５１はそれぞれ、図１に示した第１の導電部１２０において物理的に接続している。同様に、各起電層１１２の第２の端部１５２はそれぞれ、第２の導電部１３０において物理的に接続している。これにより、積層された複数の熱電変換単位構造１１１に含まれる各起電層１１２同士が電気的に接続されることになる。なお、起電層１１２と第１の導電部１２０および第２の導電部１３０とは、一体的に形成された構成であってもよいし、別個に形成された構成であってもよい。
【００２９】
第１の導電部１２０および第２の導電部１３０は熱電変換には寄与しない抵抗領域であるので、低抵抗であることが望ましい。すなわち、第１の導電部１２０および第２の導電部１３０のＺ方向の抵抗値Ｒ２は、単一の起電層１１２の第１の端部１５１と第２の端部１５２との間の抵抗値Ｒ１よりも小さい（Ｒ２＜Ｒ１）ことが望ましい。また、低抵抗化を図るため、第１の導電部１２０および第２の導電部１３０のＸ方向の厚さは、起電層１１２のＺ方向の厚さよりも大きいことが望ましい。第１の導電部１２０および第２の導電部１３０を構成する材料としては例えば、白金（Ｐｔ）等を用いることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態による熱電変換素子１００は、起電層１１２と磁性体層１１３の積層構造である熱電変換単位構造１１１が複数個積層された熱電変換部１１０を備える。そして、第１の導電部１２０および第２の導電部１３０が、複数の起電層１１２の第１の側面１４１側および第２の側面１４２側の端部をそれぞれ接続する構成としている。そのため、複数の熱電変換単位構造１１１で発生した起電力を、第１の導電部１２０および第２の導電部１３０によって同時に取り出すことが可能である。ここで、熱電変換部１１０は積層構造であり、第１の導電部１２０および第２の導電部１３０は熱電変換部１１０のそれぞれ側面に配置した構成であるので、熱電変換素子１００の素子面積の増大を回避することができる。
【００３１】
このように、本実施形態の熱電変換素子１００によれば、素子面積を増大させることなく、発電量すなわち出力電力を増加させることができる。
【００３２】
〔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２００の構成を示す断面図である。熱電変換素子２００は、熱電変換部２１０、第１の導電部２２０、および第２の導電部２３０を有する。
【００３３】
熱電変換部２１０は、複数の起電層２１２と複数の磁性体層２１３が交互に積層した構成である。そして、図３に示すように、各起電層２１２が各磁性体層２１３を被覆した構成とした点で、第１の実施形態による熱電変換素子１００と異なる。
【００３４】
熱電変換部２１０の構成について、さらに詳細に説明する。複数の磁性体層２１３は少なくとも第１の磁性体層と第２の磁性体層を含み、複数の起電層２１２は少なくとも第１の起電層と第２の起電層を備える。このとき、第１の起電層は第１の磁性体層を被覆し、第２の磁性体層は第１の起電層の上に配置し、第２の起電層は第２の磁性体層を被覆した構成とすることができる。
【００３５】
第１の導電部２２０は、第１の起電層および第２の起電層のうち、熱電変換部２１０の第１の側面２４１側から延出した部分を含むように構成される。同様に、第２の導電部２３０は、第１の起電層および第２の起電層のうち、熱電変換部２１０の第２の側面２４２側から延出した部分を含むように構成される。これにより、各起電層２１２と第１の導電部２２０および第２の導電部２３０とが電気的に接続される。
【００３６】
このような構成とすることにより、本実施形態の熱電変換素子２００によれば、複数の起電層２１２で発生した起電力を、第１の導電部２２０および第２の導電部２３０によって同時に取り出すことが可能である。ここで、熱電変換部１１０は積層構造であり、第１の導電部１２０および第２の導電部１３０は熱電変換部１１０のそれぞれ側面に配置した構成であるので、熱電変換素子２００の素子面積の増大を回避することができる。
【００３７】
このように、本実施形態の熱電変換素子２００によれば、素子面積を増大させることなく、発電量すなわち出力電力を増加させることができる。
【００３８】
また、第１の導電部２２０および第２の導電部２３０の少なくとも一部の厚さが、磁性体層２１３と起電層２１２が積層した熱電変換部２１０の厚さより薄い構成とすることができる。すなわち、図３に示すように、第１の導電部２２０は、熱電変換部２１０と反対側に第１の外部導電部２５１を含み、第２の導電部２３０は、熱電変換部２１０と反対側に第２の外部導電部２５２を含むように構成される。そして、第１の外部導電部２５１および第２の外部導電部２５２の高さはいずれも、熱電変換部２１０の積層方向の高さよりも低い構成とすることができる。
【００３９】
ここで、熱電変換素子２００の利用状態としては、熱電変換部２１０のうち基板２６０に対向する表面を熱源に接触させて利用する場合が多い。この時、熱電変換部２１０の積層方向の高さよりも低い第１の外部導電部２５１および第２の外部導電部２５２を備えた構成とすることにより、熱源と第１の外部導電部２５１および第２の外部導電部２５２とが接触しなくなるため、第１の外部導電部２５１および第２の外部導電部２５２を熱流が通過することが困難となる。その結果、温度差は熱電変換部２１０に有効に印加されることになる。すなわち、熱電変換部２１０の積層方向の高さよりも低い第１の外部導電部２５１および第２の外部導電部２５２を備えた構成とすることにより、熱電変換素子２００の発電効率を向上させることができる。
【００４０】
さらに、図４に示すように、熱電変換部２１０を搭載する基板２６０を有し、第１の導電部２２０および第２の導電部２３０と基板２６０との間に遮熱層２７１、２７２を有する構成とすることができる。ここで、遮熱層２７１、２７２の熱伝導率は、第１の導電部２２０および第２の導電部２３０の熱伝導率よりも小さい。このような構成とすることにより、磁性体層２１３と起電層２１２が積層した熱電変換部２１０に、より効果的に温度差を印加することができる。そのため、熱電変換素子２００の発電効率をさらに向上させることができる。
【００４１】
次に、本実施形態による熱電変換素子２００の製造方法について説明する。
【００４２】
本実施形態による熱電変換素子２００の製造方法ではまず、図５に示すように、基板２６０上の素子領域３１０にスピンゼーベック効果を発現する磁性体材料からなる第１の磁性体層３１３を形成する。そして、この第１の磁性体層３１３の上に、第１の磁性体層３１３を被覆して第１の起電層３１２を形成する。すなわち第１の起電層３１２は、第１の磁性体層３１３を図５中の＋Ｘ方向および−Ｘ方向に拡がって覆うように第１の磁性体層３１３上に形成される。
【００４３】
ここで、第１の起電層３１２のうち、素子領域３１０の第１の側面３４１側から外側（−Ｘ方向）に延出した部分である第１の延出部３２０が、第１の導電部２２０の一部を形成する。同様に、第１の起電層３１２のうち、素子領域３１０の第２の側面３４２側から外側（＋Ｘ方向）に延出した部分である第２の延出部３３０が、第２の導電部２３０の一部を形成する。
【００４４】
続いて、第１の磁性体層３１３と第１の起電層３１２（第１の延出部３２０および第２の延出部３３０を含む）を積層の１単位として、複数回にわたり積層を繰り返す。つまり、第１の起電層３１２の上面であって、素子領域３１０に対応する領域に第２の磁性体層を形成し、この第２の磁性体層の上に、第２の磁性体層を被覆して第２の起電層を形成する工程を適宜繰り返す。
【００４５】
このとき、積層された第１の延出部３２０が第１の導電部２２０を構成し、積層された第２の延出部３３０が第２の導電部２３０を構成する。ここで、第１の導電部２２０と第２の導電部２３０は、磁性体層２１３における磁場の方向および温度勾配の方向によって定まる起電力の向きに対向して配置している。
【００４６】
最後に、図３に示すように、第１の導電部２２０に第１の外部端子２８１を、第２の導電部２３０に第２の外部端子２８２をそれぞれ設けることにより、熱電変換素子２００が完成する。この第１の外部端子２８１および第２の外部端子２８２を用いて、熱電変換素子２００から起電力を取り出すことができる。なお、熱電変換単位素子２００の磁性体層２１３を構成する磁性体膜の磁化方向は揃っている必要があるが、そのための磁化処理は、いずれの工程で実施することとしてもよい。
【００４７】
また、熱電変換素子２００が図４に示したように、第１の導電部２２０および第２の導電部２３０と基板２６０との間に遮熱層２７１、２７２を有する構成である場合には、以下の製造方法により作成することができる。
【００４８】
まず、第１の磁性体層３１３を形成した後に、熱伝導率が第１の導電部２２０および第２の導電部２３０の熱伝導率よりも小さい遮熱層を形成する。そして、第１の磁性体層３１３上の遮熱層を除去した後に、第１の起電層３１２を形成する。以降の工程は、上述した熱電変換素子２００の製造方法と同様である。
【００４９】
上述した熱電変換素子２００の製造方法において、基板２６０上または起電層２１２上の素子領域３１０に磁性体層２１３を形成する方法としては、例えば、開口部を有するステンシルマスクあるいはフォトレジスト等を用いたリソグラフィ技術などを用いることができる。また、磁性体層２１３の形成方法としては、フェライトめっき法、エアロゾルデポジション法、スパッタリング法、およびパルスレーザーデポジション法などを用いることができる。
【００５０】
また、熱電変換素子２００を構成する材料として例えば以下のものを用いることができる。基板２６０は、厚さが約２５マイクロメートル（μｍ）程度であるポリイミド基板とすることができる。磁性体層２１３には厚さが約３マイクロメートル（μｍ）程度であるフェライト磁性体を、起電層２１２としては厚さが約１０ナノメートル（ｎｍ）程度である白金（Ｐｔ）膜を用いることができる。フェライト磁性体は、例えばフェライトめっき法により形成することができる。また、白金（Ｐｔ）膜は、例えばスパッタリング法により形成することができる。
【００５１】
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。
【符号の説明】
【００５２】
１００、２００    熱電変換素子
１１０、２１０    熱電変換部
１１１    熱電変換単位構造
１１２、２１２    起電層
１１３、２１３    磁性体層
１２０、２２０    第１の導電部
１３０、２３０    第２の導電部
１４１、２４１、３４１    第１の側面
１４２、２４２、３４２    第２の側面
１５１    第１の端部
１５２    第２の端部
２５１    第１の外部導電部
２５２    第２の外部導電部
２６０    基板
２７１、２７２    遮熱層
２８１    第１の外部端子
２８２    第２の外部端子
３１０    素子領域
３１２    第１の起電層
３１３    第１の磁性体層
３２０    第１の延出部
３３０    第２の延出部
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
２０    関連する熱電変換素子
２１    基板
２２    発電部
２３    磁性体膜
２４    電極
【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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