(57)【要約】  ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスおよびナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスを製造するためのプロセスが提供される。１つの実装形態では、例えば、ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスは、第１の導電性パッドと、第２の導電性パッドと、複数のストリップユニットとを含む。１つの実装形態では、上記第１の導電性パッドが、上記熱電エネルギー変換デバイスの第１の接続部につなげられ、上記第２の導電性パッドが、上記熱電エネルギー変換デバイスの第２の接続部につなげられる。上記複数のストリップユニットが、上記第１の導電性パッドと上記第２の導電性パッドとの間に直列に接続され、並列伝熱経路を形成する。上記ストリップユニットが、ナノフォノニックメタマテリアルを含むナノ構造設計を含む。
2021513227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電性パッドと、
第２の導電性パッドと、
前記第１の導電性パッドと前記第２の導電性パッドとの間に直列に接続され、並列伝熱経路を形成する複数のストリップユニットであって、前記ストリップユニットがナノフォノニックメタマテリアルを含むナノ構造設計を含む、複数のストリップユニットと
を備える、
熱電エネルギー変換デバイス。
【請求項２】
前記ナノフォノニックメタマテリアルの前記ナノ構造設計が、膜および複数のナノ構造共振器を含む、
請求項１に記載の熱電エネルギー変換デバイス。
【請求項３】
前記複数のナノ構造共振器が、共鳴混成、モード局在化、およびフォノン寿命短縮を介して熱伝導率を低下させる、
請求項２に記載の熱電エネルギー変換デバイス。
【請求項４】
前記複数のナノ構造共振器が、前記膜から離れる方向に延びて配置される、
請求項２に記載の熱電エネルギー変換デバイス。
【請求項５】
前記複数のストリップユニットが、複数のｎ型およびｐ型にドープされたストリップを含む、
請求項１に記載の熱電エネルギー変換デバイス。
【請求項６】
前記複数のストリップユニットが、エアロゲル層に付けられる、
請求項１に記載の熱電エネルギー変換デバイス。
【請求項７】
膜表面に少なくとも概ね垂直に配置され、前記膜表面から離れる方向に延びる少なくとも１つのナノウォールまたはナノピラーを備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
膜表面に少なくとも概ね垂直に配置された幅を有する少なくとも１つの膜を備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記デバイスの統合型ユニットを形成する少なくとも１つのアレイを備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
約２０ｎｍ〜約５００ｎｍの厚さの膜を備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの空隙により隔てられた概ね垂直なナノウォールまたはナノピラーを伴う膜を備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
ナノフォノニック材料に基づく熱電エネルギー変換デバイスを製造するプロセスであって、
キャリアウェハに半導体材料を付着させることと、
ナノ膜および前記ナノ膜から半導体内に延びるナノ構造共振器を製造することであって、前記ナノ膜が、前記膜を通って延びる電子キャリア輸送領域を各々含み、前記ナノ構造共振器が、前記電子キャリア輸送領域の外の前記ナノ膜から延びること
を含む、
プロセス。
【請求項１３】
前記複数のナノ構造共振器が、共鳴混成、モード局在化、および寿命短縮を介して前記ナノ膜を通る熱伝導率を低下させる、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記ナノ構造共振器が、加算型または減算型の製造プロセスにより形成される、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記複数のナノ構造共振器が、ナノウォールおよびナノピラーのうちの少なくとも１つを含む、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記ナノ膜ならびに前記ナノ膜への上部および底部コンタクト部が、単一の製造ステップでパターニングされる、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記半導体が、シリコン、シリコン合金、ＢｉＳｂＴｅ合金、ＰｂＴｅ、ハーフホイスラー合金、ＳｉＧｅ合金、窒化ガリウム、および熱電半導体材料を含む群のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記ナノ膜およびナノ構造共振器が、個別のダイの複数のストリップユニットを画定する、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１９】
複数のダイが、ｎ型およびｐ型熱電デバイスレグ積層体を形成するために組み合わせられる、
請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記レグ積層体が、熱電変換デバイスを形成するためにメタライズされる、
請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記熱電変換デバイスが、熱電発電機またはペルチェ冷却デバイスを備える、
請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記複数のストリップユニットが、エアロゲルにより少なくとも部分的に支持される、
請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記キャリアウェハからダイを解放することと、
前記ダイを回転させることと、
前記熱電エネルギー変換デバイスのパッケージング取り付け具内に前記ダイを積層することと
をさらに含む、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記ナノ構造共振器を製造する動作が、リソグラフィ、フォトリソグラフィ、電子線リソグラフィ、ヘリウムイオンリソグラフィ、およびナノインプリントリソグラフィのうちの少なくとも１つを含む前記ナノ膜およびナノウォールをパターニングことを含む、
請求項１２に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記ナノ構造共振器を製造することが、エッチング、ディープ反応性イオンエッチング、低温プラズマエッチング、ウェットエッチング、原子層エッチング、および金属アシスト化学エッチングのうちの少なくとも１つを含む、
請求項１２に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
[0001]この出願は、２０１８年２月９日出願の米国仮特許出願第６２／６２８，７４１号の権利を主張し、これは、本明細書に全体が記述されているかのように引用により本明細書中に組み込まれている。
【０００２】
[0002]本開示は、熱と電気エネルギーとの間を変換する、熱電発電機およびペルチェ冷却デバイスなどの熱電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]熱電発電機およびペルチェ冷却デバイスなどの熱電デバイスは、熱エネルギーを電気エネルギーへと変換する、またはその逆を行う。熱電効率が、熱電デバイス性能を解析するために使用されることがある。性能指数ＺＴが、熱電材料性能を解析するために使用されることがある。高ＺＴ材料に対する１つの鍵となる必要条件は、高い電気伝導率および高いゼーベック係数を同時に持ちながら低い熱伝導率（κ）を持つことである。しかしながら、これらの２つの特性が、既存の材料において、特にシリコンのような安価な産業用材料において密接に結び付けられることが、難題である。最近の２０年にわたり、ＺＴを大きくするための有力な考え方は、図１に示されたように、熱搬送フォノンを散乱させそして熱伝導率を低下させるために材料の内部に（小さな不完全性、穴、イオン、粒子および／または界面などの）障害物を埋め込むことであった。この方策は、ある程度には成功したが、熱搬送フォノンを散乱するように働く障害物がまた、電子キャリアの流れを妨げ、したがって電気伝導率を低下させるので、高いＺＴ値を生成するための変革的なものではなかった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスおよびナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスを製造するためのプロセスが提供される。１つの実装形態では、例えば、ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスは、第１の導電性パッドと、第２の導電性パッドと、複数のストリップユニットとを含む。１つの実装形態では、上記第１の導電性パッドが、上記熱電エネルギー変換デバイスの第１の接続部につなげられ、上記第２の導電性パッドが、上記熱電エネルギー変換デバイスの第２の接続部につなげられる。上記複数のストリップユニットが、上記第１の導電性パッドと上記第２の導電性パッドとの間に直列に接続され、並列伝熱経路を形成する。上記ストリップユニットは、ナノフォノニックメタマテリアルを含むナノ構造設計を含む。
【０００５】
[0005]１つの実装形態では、ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスを作るプロセスは、キャリアウェハに半導体材料を付けるステップを含む。上記プロセスは、ナノ膜および上記ナノ膜から上記半導体内に延びるナノ構造共振器を製造するステップをさらに含み、上記ナノ膜が、上記膜を通って延びる電子キャリア輸送領域を各々含み、上記ナノ構造共振器が、上記電子キャリア輸送領域の外の上記ナノ膜から延びる。
【０００６】
[0006]本発明の前述のおよび他の態様、特徴、詳細、効用、および利点は、下記の説明および特許請求の範囲を読むことから、ならびに添付の図面を吟味することから明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]障害物を使用して熱搬送フォノンを介した熱伝導率を低下させる従来の手法の模式図である。
【図２】[0008]デバイスの膜表面に少なくとも概ね垂直に配置されたナノピラーまたはナノウォールを含む熱電エネルギー変換材料の例の実装形態の図である。
【図３Ａ】[0009]格子力学の観点からのナノピラーを含む材料内の共鳴混成現象の図である。
【図３Ｂ】格子力学の観点からのナノピラーを含む材料内の共鳴混成現象の図である。
【図３Ｃ】格子力学の観点からのナノピラーを含む材料内の共鳴混成現象の図である。
【図４】[0010]ナノピラーを含む膜に関する予備的な実験結果の図である。
【図５】[0011]ナノフォノニックメタマテリアル内の熱伝導率低下に関するサイズ効果性能指数を示す図である。
【図６Ａ】[0012]シリコンの高アスペクト比エッチングの例を示す図である。
【図６Ｂ】シリコンの高アスペクト比エッチングの例を示す図である。
【図７】[0013]図７Ａはナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）に基づく熱電変換デバイスの例の実装形態の漸進的挿入図である。図７Ｂはナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）に基づく熱電変換デバイスの例の実装形態の漸進的挿入図である。図７Ｃはナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）に基づく熱電変換デバイスの例の実装形態の漸進的挿入図である。図７Ｄはナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）に基づく熱電変換デバイスの例の実装形態の漸進的挿入図である。
【図８】[0014]図８Ａはナノピラー化した膜に関する実験結果を示す図である。図８Ｂはナノピラー化した膜に関する実験結果を示す図である。
【図９】[0015]図９Ａはナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）に基づく熱電変換デバイスのストリップユニットのデバイス構成部品および最終組み立て品を示す図である。図９Ｂはナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）に基づく熱電変換デバイスのストリップユニットのデバイス構成部品および最終組み立て品を示す図である。
【図１０】[0016]熱電エネルギー変換デバイス用のストリップユニットを形成するための例の製造ステップの描写の図である。
【図１１】[0017]大きな熱電エネルギー変換デバイスのアレイからの挿入図に示された熱電エネルギー変換デバイスのｎ型レグおよびｐ型レグのもう１つの例の構成を示す図である。
【図１２】[0018]デバイスの膜表面に少なくとも概ね垂直に配置されたナノウォールを備えた平行膜を含む熱電エネルギー変換デバイスの例の実装形態の図である。
【図１３】[0019]デバイスの膜表面に少なくとも概ね垂直に配置されたナノピラーを含む熱電エネルギー変換デバイスの例の実装形態の上面図である。
【図１４】[0020]デバイスの膜表面に少なくとも概ね垂直に配置されたナノピラーをともない、デバイスの六角形アレイに配置された膜幅を含む熱電エネルギー変換デバイスの例の実装形態の上面図である。
【図１５】[0021]デバイスの統合型ユニットを形成するアレイを含む熱電エネルギー変換デバイスの例の実装形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0022]温度差を電気へとまたは電気を温度差へと変換するために使用することができるナノ構造に設計された熱電材料を含む熱電デバイス（例えば、熱電発電機およびペルチェ冷却デバイス）の実装形態の例が、提供される。このようなナノ構造化された熱電材料に基づくデバイスを製造するためのプロセスの例もまた、提供される。いくつかの実装形態では、例えば、熱電デバイスは、熱電エネルギー変換効率を提供することができ、このような熱電デバイスを作るための製造プロセスは、ナノ製造（例えば、シリコンナノ製造）に基づいて製造可能なプラットフォームを提供する。いくつかの実装形態では、例えば、熱電デバイス内の熱電材料は、ナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）と呼ばれる材料設計を含み、上記ＮＰＭは、電子キャリアの流れの経路の外に位置する共鳴構造を使用して、共鳴混成、モード局在化、およびフォノン寿命短縮の広いスペクトル機構を介して熱伝導率を低下させる。この手法は、熱伝導率を低下させるだけでなく電気的な輸送を妨げる散乱中心を形成するためにナノ構造またはイオン性かご型構造が使用される熱電材料を改善する試みが現在直面している問題を回避するために使用されることがあり、したがって性能を向上させるため２つの経路同士の間のトレードオフを与える。
【０００９】
[0023]ナノ構造化した熱電材料の例は、１つまたは複数の共振器を介して基材中の熱搬送フォノンの群速度を遅くすることにより熱伝導率を低下させることに適応したナノフォノニックメタマテリアルを含む。ナノフォノニックメタマテリアルの例およびその構造が、「Ｎａｎｏｐｈｏｎｏｎｉｃ  ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」という名称で２０１６年１０月１０日出願の米国特許出願第１５／２８９，９２１号、「Ｎａｎｏｐｈｏｎｏｎｉｃ  ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」という名称で２０１６年８月１６日出願の米国特許出願第１５／２３８，７１１号、および「Ｎａｎｏｐｈｏｎｏｎｉｃ  ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」という名称で２０１４年４月７日出願の米国特許出願第１４／２４７，２２８号に記載されており、上記の各々は、その全体が引用により組み込まれている。本出願で説明するように、共振器は、原理的に、限定しないが、柱、壁、膜、包有物（例えば、非晶質またはグラファイトでコーティングされた包有物）などの任意の数の形状または形態を有することができる。本明細書において説明する特定の例が、構成の例（例えば、柱または壁を備えた膜）に言及するが、これらの構成は、単なる例であり、多くの他の構成が引用によって組み込まれた特許出願に開示されるので限定するものとは考えられない。
【００１０】
[0024]原理的に、ナノフォノニックメタマテリアルは、共振器を含むナノフォノニックメタマテリアルへとナノ構造化された任意のタイプの材料のものに形成されることがある。ナノフォノニックメタマテリアルが形成される構成材料としてシリコンを用いて、多くの実装形態が説明されるが、他の材料、特に結晶半導体材料が、ナノフォノニックメタマテリアルを形成するために使用されてもよい。ナノフォノニックメタマテリアルが構造化されることがある他の構成材料の非限定的な例は、ＢｉＳｂＴｅ合金、ＰｂＴｅ、ハーフホイスラー合金、およびＳｉＧｅ合金などのシリコン合金を含む。さらに、ナノフォノニックメタマテリアルは、単一の材料（例えば、シリコン）、混合材料のうちの少なくとも１つが能動熱電構成要素である混合材料、エッチングおよび（例えば、原子層エピタキシまたは他の蒸着または溶液材料コーティング法を用いる）再堆積の組み合わせを用いて製造されるときのようにナノ構造が多層化される材料の中からナノ構造化されてもよい。
【００１１】
[0025]ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電デバイスのいくつかの実装形態では、ナノフォノニックメタマテリアル熱電材料が、高い移動度を維持するために電子キャリア輸送経路内部の界面またはボイド／包有物を避けるように設計されることがある。同様に、共振器は、妨害されない少なくとも１つの電子キャリア輸送経路を依然として維持しながら、膜から離れる方向に延びる共振器とは反対におよび／または共振器ともに膜内部に配置されることがある。
【００１２】
[0026]図２は、共鳴混成を通して熱伝導率を低下させるように構造化されたナノフォノニックメタマテリアルの例の模式側面図を示す。この特定の例では、ナノフォノニックメタマテリアル（ＮＰＭ）構造は、膜に垂直であり膜から離れる方向に延びる厚くそして密に充填された壁または柱（例えば、ナノスケールの壁または柱）を備えた、シリコンなどの薄い膜に基づく。壁または柱は、この例では、図１に示したような輸送領域内に配置された障害物の使用を介して熱伝導率を低下させる従来の熱電材料とは対照的に、熱フォノン１２および電子キャリア１４の両方の流れ（膜の輸送領域）の外に配置される。下記に説明されるように、理論および実験結果の両方は、ナノウォールが、比喩的に、「フォノン遮断」として作用し、膜の電気伝導率に影響を及ぼさないで（または少なくとも著しく影響を及ぼさないで）膜の熱伝導率を低下させる。熱電気性能指数Ｚ’Ｉを増加させるこの手法は、このように制限されたＺＴを有するトレードオフから抜け出す。
【００１３】
[0027]大部分の材料では、熱は、進行する振動波の連続であるフォノン１２により主に輸送される。ナノフォノニックメタマテリアルでは、ナノウォールまたは他の共振器構造を作る原子は、定在振動波１０を発生する。これら２つのタイプの波は、相互作用しかつ混成し、そしてこれが、２つの機構：群速度の低下（図３Ａ）およびモード局在化（図３Ａ）によって膜中の熱搬送フォノン１２を崩壊させる。これら２つの効果は、膜に沿った格子熱伝導率の低下を生じさせる。ナノ構造化することを介した共鳴混成のこの機構は、電荷１４の発生および輸送とは無関係であり、したがって電気的特性、重要なことにはゼーベック係数および電気伝導率には著しく影響を及ぼさないだろう。
【００１４】
[0028]図３Ａから図３Ｃは、格子力学の観点からの共鳴混成現象の実例を示す。図３Ａでは、１つの表面２０上に立っているシリコンナノピラーを備えたシリコン膜のフォノンバンド構造（緑）が、同じ厚さ２２を有する一様なシリコン膜のフォノンバンド構造（赤）に対して示される。図３Ｂは、シリコン膜部分内部の活性度を示す標準熱搬送フォノンについての原子変位を示す。図３Ｃでは、混成化したモードの原子変位が、シリコン膜部分内の局在化したナノピラーの動きおよびほぼ「サーマルサイレンス」を明らかにする。小さなモデル（ユニットセル内に８８１２８個の原子）が、明確化のために表示される。
【００１５】
[0029]本明細書において説明するナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電デバイスの例の実装形態は、ナノフォノニックメタマテリアル設計におけるこれらの理論的な進歩に基づく。対照的に、従来の先端熱電デバイスは、Ｂｉ２Ｔｅ３、ハーフホイスラー、またはスクッテルダイト材料からなるｎ型およびｐ型半導体レグを有する。これらは、１よりも低いＺ’Ｉで５００℃の高温側Ｔに対して最大−９％の効率を達成するように再現性良く示されてきている。鍵となる制限は、固有の材料ＺＴ、電子デバイスを作るためのバルクセラミック処理を使用する費用、およびモノリシックセラミックが示す熱機械的難題である。熱電デバイスの信頼性がＮＡＳＡ宇宙ミッションにおける熱電デバイスの成功のためにしばしば注目される一方で、現実は、地上の用途が壊滅的な故障を余りにも頻繁にもたらす著しい熱サイクルおよび熱衝撃問題を経験することである。上記などの従来の熱電デバイスと対照的に、ＮＰＭに基づく熱電デバイスは、交互のｎ型レグおよびｐ型レグの類似のマクロ構造を利用できるが、能動熱電材料は、自動車エアバッグシステム、携帯電話機、および多くの他の用途に見られるものなどＭＥＭＳデバイスにおいて工業的に既にスケーリングされた技術のナノスケールの拡張を使用して成形される、シリコンなどの低コストで脆性の低い結晶から製造されることがある。
【００１６】
[0030]１つの実装形態では、例えば、熱電デバイスは、３２５℃の高温側温度と室温との間で動作し、ほぼ１８％の熱−電気効率を有する高温側シリコンナノフォノニック熱電デバイスを備えることができる。各々の熱電デバイスレグにおける熱輸送は、熱的に並列に接続される多くの−３００ｎｍ薄膜を通って進む電気キャリアにより主に行われることがあり、所望の熱電気電圧および電流を供給する。各々の膜内のフォノン熱伝導率は、ベアシリコン膜の熱伝導率の数パーセントまで、図２に示したような膜に接続されたナノウォールにより抑制されることがある。理論計算は、これらのナノフォノニックメタマテリアル膜が、ほぼ３のＺ’Ｉに対してバルクＳｉのＺ’Ｉの約４８０倍のバルクシリコンゼーベック係数および電気伝導率を有することがあることを示す。平行なシリコン膜の層同士の間には、エアロゲルなどの断熱材料支持／絶縁層が、完全なデバイスの組み立てが完了した後でシリコンナノ構造物の積層体上に配置される（例えば、決まった場所で乾燥される）ことがあり、これらの層は、図１１に示したように、交互のｎ型およびｐ型にドープしたＮＰＭ構造同士の間の空間を埋めることができる。この例の実装形態では、全体の熱電デバイスは、コンタクト部がレグ端部に付けられる前に液体中で組み立てられることがあり、相互接続部が作られ、デバイスが使用のためにパッケージングされる。多くの有望な廃熱採取用途は、薄い（約１ｍｍ）高効率熱電デバイスシートが期待されている（例えば、図１１参照）。
【００１７】
[0031]図４は、予備的な実験結果：ナノピラー高さが増加するにつれて膜κの２５％に至るまで減少を示す。ナノピラーが高いほど、より大きな共鳴を示し、それゆえ、κの減少が大きい。挿入図は、ＮＩＳＴで２００ｎｍのＳｉ膜上に成長したＧａＮナノピラーを表示する。
【００１８】
[0032]共鳴混成の下にある現象が基本的に非常にサイズに依存するナノスケールの現象であるという理由で、シリコン膜およびナノウォールのサイズおよび相対的なサイズは、ナノフォノニックメタマテリアルのおよびナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電デバイスの拡張による成功への要素である。ナノウォール幅を大きくすることは、膜内のκを破壊するために利用可能なナノウォールモードの数を増加させる、しかし、過度に広いナノウォール内部のフォノン−フォノン散乱がこの効果を抑制する。これに基づいて、重要なナノスケールの構成についての最適なサイズスケールを予測する性能指数が開発されてきている。図５は、提案した概念における熱伝導率低下のためのサイズ効果性能指数を示す。量ｋｉは、均一な膜についてのκにより割り算したＮＰＭκを示し、ｋｃｏｈｅｒｅｎｔは、バルクシリコンのκへの波に基づく機構寄与を表す。図５は、この特定の例に関して、ナノウォールの最適な特性幅が１００ｎｍから５００ｎｍまでの範囲であることを示す性能指数の発見的な解析を提供する。膜に関して、薄い膜がより少ない熱搬送フォノンモードおよび多くのナノウォールモードへの混成による強い低下を意味するという理由で、厚さが小さいほど、κの低下が大きい。１つの実装形態では、３００ｎｍの厚さの膜および幅４００ｎｍで２μｍの高さであるナノウォールが提供されることがある。
【００１９】
[0033]与えられる実装形態はまた、製造可能なナノインプリントに基づく製造および２）これらのＮＰＭ熱電デバイスのための比較的安価な自己組み立て法を介して構築されることがある。１つの実装形態では、例えば、マイクロＬＥＤディスプレイ用に開発された比較的低コストの自己組み立て技術のうちの１つなどのプロセスが使用されることがある。
【００２０】
[0034]１つの実装形態では、廃熱の電気へのコスト効率の良い変換は、ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスにおいて使用されるナノフォノニックメタマテリアル設計を使用してシリコン層の熱伝導率を低下させる能力に基づくことがある。シリコンは、高いゼーベック係数および高い移動度を有し、そのため実装形態は、高い導電率のために縮退するようにドープした開始材料を含むことができる。これらの材料特性は、熱伝導率におけるナノフォノニックメタマテリアル低下と組み合わせて、ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスにおいて使用されるナノフォノニックメタマテリアルについて比較的高い熱電性能指数Ｚ’Ｉ値を与えることができる。ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスおよびこのようなデバイスを形成するための製造プロセスの実装形態は、シリコンに基づくナノフォノニックメタマテリアルを利用することによって、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）およびナノワイア用途のために開発された低コストの薄い基板、ナノインプリントリソグラフィおよび高アスペクト比エッチング技術を含めシリコン処理のために十分に確立された製造の基礎を利用することもできる。ＢｉＳｂＴｅ合金、ＰｂＴｅ、ハーフホイスラー合金、およびＳｉＧｅ合金などの他の材料が、優れた固有の熱電特性とともに利用可能であり、ナノフォノニックメタマテリアルにおけるこれらの使用は、同等のＳｉ  ＮＰＭのＺ’Ｉより改善するはずであり、したがって、それらのナノフォノニックメタマテリアル成分を利用するナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスの効率を向上させる。これらのうち、ＳｉＧｅは、ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスの効率向上をもたらすはずの比較的高いＺ’Ｉ値を達成するために要求されるナノ製造が与えられると、シリコンに対する代替候補であり得る。
【００２１】
[0035]１つの実装形態では、例えば、ナノフォノニックメタマテリアル設計は、ナノフォノニックメタマテリアルに基づく熱電エネルギー変換デバイスの効率を向上させるように両側にナノ構成をともなう膜内の高いＺ’Ｉを得るための最善の長さスケール（３００±１００ｎｍ）を規定する理論的な作業（図５参照）により導かれることがある。高アスペクト比トレンチにより隔てられた−４００ｎｍ幅のナノウォールは、図６Ａに示したように、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を使用して薄膜上に製造されることがある。金属アシスト化学エッチング［ＭＡＣＥ、図６Ｂに示される］は、製造のためのもう１つの選択肢である。Ｓｉフォノンの全周波数スペクトルをカバーする高速フォノンバンド構造計算スキームもまた、使用されることがある。熱電デバイス設計はまた、高効率、高い実パワー密度、および製造の容易さに関して最適化されることがある。
【００２２】
[0036]図７Ａ〜図７Ｄは、ＮＰＭに基づく熱電エネルギー変換デバイスの例の実装形態の漸進的挿入図を描く。熱電エネルギー変換デバイスアーキテクチャは、左上から時計回りに（矢印）倍率が増加するようにズームした。図７Ａは、メタライゼーション３４（茶色）でエアロゲル３６（透明）により隔てられた＜＜型３２およびｐ型３０のナノ構造化されたシリコン層を備えた熱電デバイスの完全な例の実装形態を示す。図７Ｂは、ゲルのないシリコンの個別のストリップユニット４４を示す。図７Ｂに示した特定の実装形態では、ストリップユニット４４は、５つの個別のユニットセル４６を備え、例えば、ストリップユニット４４に構造的な支持部をそして膜３８故障の場合に冗長な電気的および熱的な輸送を提供するために支持バー４８により各々が隔てられる。図７Ｃは、機械的な支持部および単一の膜故障のケースにおいて冗長な輸送経路を与えるために、個別のユニットセル４６を支持しそして平行な膜３８を接続する支持バーを備えたエッチングしたままのシリコンストリップユニットを示す。図７Ｄは、垂直に走るナノ膜を用いて、例のナノフォノニックメタマテリアル寸法を示す。膜３８の熱伝導率は、ナノウォール４０の密なアレイにより発生されるフォノン共鳴により劇的に減少される。
【００２３】
[0037]図７Ａから図７Ｄに示した特定の実装形態では、例えば、アーキテクチャは、ナノスケール構成の大規模な平行製造を可能にする。この例では、図７Ｄは、付けられた断熱材料（例えば、エアロゲルなどのゲル）を除いて示された、図７Ｂに示した「ストリップユニット」を同時に画定しながら、ウェハスケール（例えば、３００ｍｍ（１２インチ））の生産機器上で製造されることがあるナノスケール構成を示し、このナノスケール構成が個別のダイになるだろう。ダイは、その後に図７Ａに示したようにメタライズされる＜＜型３２およびｐ型３０熱電デバイスレグ積層体を形成するために組み合わせられるだろう。この特定の実装形態では、パターンは、迅速な製造および検査を可能にするために電子線リソグラフィを用いて発生されることがある。パターン形成はまた、大量生産を可能にする他の実装形態では、ナノインプリントリソグラフィを介して生じることがある。ナノフォノニック膜を通る大量の平行な熱伝導のために、得られたダイを適応させるために、ダイは、キャリアウェハから解放され、パッケージング取り付け具内で回転されそして積層されることがある。この解放の前に、ナノ構成にされた膜は、ポリシロキサンチェーンが機械的強度の増加のために組み込まれるシリカに基づくアエロゲルの層を用いて安定化されそして分離されることがある。エアロゲルは、空気よりも熱伝導性が低く、それらの使用は、支持層が熱電デバイスの全体にわたり熱的に短絡することを防止する。いくつかのデバイスが、手動で組み立てられることがあるとは言え、大規模に安価なデバイスを製造するための単純な自己組み立てスキームもまた使用されることがある。デバイスは、発電した電力にアクセスし、そして膜とともに同時にエッチングされたシリコン支持バーに熱を拡散させるために、上部および底部の金属コンタクト部で終わる［例えば、図７Ａおよび図１１参照］。デバイスは次いで、膜にさらなる機械的な支持部を与えるため、および環境保護を提供するためにパッケージングされる。
【００２４】
[0038]図１１は、大きな熱電エネルギー変換デバイスのアレイから挿入図に示された熱電エネルギー変換デバイスの＜＜型およびｐ型レグのもう１つの例の構成を示す。図１１の例に示したように、各々のレグは、４つの別個のストリップユニットを含む。しかしながら、任意の数のストリップユニットが、デバイスの必要条件に応じて熱電エネルギー変換デバイスのレグを形成するために組み立てられもよい。
【００２５】
[0039]ナノフォノニックメタマテリアルの熱伝導率、電気伝導率、ゼーベック係数、および電力変換効率が、１）単一層シリコンストリップユニット、２）単一の熱電デバイスレグを形成するだろうストリップユニットの組み立て品、および３）＜＜型およびｐ型レグの両方を備える完成した熱電デバイスについて検査されることがある。特注検査取り付け具および組み立て品取り付け具が、作業の様々なステージに対して設計され、製造され、そして較正されることがある。効率測定もまた、デバイスを取り囲んでいる空気を介した対流および伝導熱経路からの誤差を避けるために真空中で実行されることがある。
【００２６】
[0040]１つの特定の実装形態では、製造した製品の最終形状因子は、電気を生成しながら卓越した断熱材のように振る舞う約１ｍｍの薄いシートの形状因子である。膜層の熱抵抗は、異常に高く、そのため、能動層材料の３００ｐｍを超える具体的に約３００℃の比較的大きな温度差が、約５Ｗ／ｃｍ２の熱流密度で、複数の膜層を横切って持続されることがある。
【００２７】
[0041]８ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）バッファでコーティングしたシリコン膜および分子線エピタキシにより成長させたＧａＮナノピラーについての予備的な実験結果が得られた。図４に示したように、共鳴混成による熱伝導率の２５％の低下が、観察される。熱伝導率低下は、理論により予測されるように、ナノピラー高さが増加するにつれて大きくなる。加えて、電気的測定値は、シリコン膜の電気的完全性がナノピラーの追加により実質的に影響を受けていないことを確実にする。図４は、これらの試料中での熱伝導率の２５％の減少を示す。図８Ａおよび図８Ｂは、予備的な実験結果を示し、ランダムに核形成したＧａＮナノピラーでコーティングしたＳｉ膜の電気的特性が、電気伝導率について最小の影響を実証している。図８Ｂに示した電気伝導率データは、各成長ランから２つの膜の測定値に基づく。ナノピラー高さが増加するにつれて、電気伝導率にわずかに下向きの傾向があるけれども、この小さなデータセットにおける不確定性は極めて大きく、観察された変化は統計的に有意ではない。これらの試料に関するゼーベック係数測定［図８Ａ］もまた行われた。膜ゼーベック係数は、７００μＶ／Ｋ付近の値でほぼ一定であり、このことは、１１００ｐＶ／Ｋの低濃度のｐ型Ｓｉについてのバルク値よりも幾分か小さい。これらのデータは、ナノピラーの追加が、ナノフォノニックメタマテリアルについて予測されるように、電気力率（σＳ２）に著しい効果を持たずに、熱伝導率を減少させることを示す。
【００２８】
[0042]いくつかの実装形態では、製造プロセスは、高アスペクト比トレンチを用いるナノ膜製造、およびプロセスフローと相性が良い成形したエアロゲル支持部製造を含むことができる。各々のプロセスステップのリソグラフィおよび製造の化学薬品が２つの異種の材料、シリコンおよびエアロゲルと相性が良いはずであるという理由で、これらの課題は、これらの実装形態では相互に関係する。したがって、いくつかの実装形態では、リソグラフィ、ゲル成形、および溶媒和させたゲル形成ステップ中にサファイアキャリアウェハにワックス張り付けされるだろう２５ｐｍから１００ｐｍまでの厚さを有する市販の薄いシリコン基板が、使用されることがある。表１は、例の製造ステップを記載する。図９Ａおよび図９Ｂは、様々なステージにおける部分的に完了したデバイスを示す。図１０は、熱電エネルギー変換デバイス用のストリップユニットを製造する様々な例のステップの対応する描写を示す。図１２では、例のステップは、支持部（例えば、キャリアウェハ）に薄いシリコン層を付けるステップと、ナノ膜およびナノ構造共振器のパターンを形成するためにレジストをナノインプリントするステップと、ストリップユニットを得るためにナノ膜およびナノ構造共振器をエッチングするステップと、熱電エネルギー変換デバイスへ組み立てのためにストリップユニットを回転させるステップとを含む。
【００２９】
【表１】
2021513227.tif 000003
【００３０】
[0043]表１は、ＮＰＭに基づく熱電エネルギー変換デバイスを製造する例のプロセスに関する例の製造ステップを示す。図９は、デバイス構成部品および表１の（ａ）ステップ４および（ｂ）ステップ７の完了に対応するデバイス構成部品および最終組み立て品を示す。熱の流れ５４の方向（常に膜の平面内）およびナノ膜ウォール５６の方向（青の破線）が視覚的な向きを与える。膜の色は、＜＜型５０（青）およびｐ型５２（緑）を用いてドーピング型を示す。
【００３１】
[0044]高アスペクト比トレンチを備えたナノ膜製造。表１に示したように、エッチングに先立ち、シリコンが、この例ではキャリアウェハ上に載置され、ＳｉＯｘハードマスクを用いてコーティングされるだろう、そしてストリップ輪郭などの大きな構成がフォトリソグラフィを用いて画定されるだろう。設計は、膜の中へのおよび外への熱の流れおよび電子キャリアの流れのためのファンネルとして主に働く膜組み立て品の上部および底部のところに広いバスバーを含む。過剰な材料が、組み立て品用のストリップユニットを操作することを可能にするために含まれることがあり、これらの操作タブは、後のステップで除去されてもよい。
【００３２】
[0045]下記により詳細に説明するように、臨界点乾燥に先立ってストリップユニットを結合する自己組み立てプロセスもまた使用されることがある。この例では、膜それ自体が、トレンチを両側からシリコンウェハの平面へとエッチングすることにより形成され、その断面積がウェハ厚さ［図７Ｂでは５０ｐｍ］および図７Ｄでは３００ｎｍの膜幅の空隙の終端同士の間の間隔により規定されることをともなう。膜／ナノウォールパターンは、初めは電子線リソグラフィを使用して画定され、そしていくつかの実装形態では、プロセスがナノインプリントリソグラフィに変更されることがある。先の研究は、広い面積にわたる５０ｎｍのオーダーの寸法がこの方法を用いて得られることを示している。
【００３３】
[0046]プロセスフローに適合した成型エアロゲル支持部製造。様々な例の実装形態では、エアロゲルは、断熱材とともにナノ製造した構成部品の機械的な支持部／統合部を形成する。
【００３４】
[0047]熱電デバイス統合、組み立ておよび検査取り付け具。組み立ておよび検査に関して、プロセスは、下記：１）解放およびメタライゼーションプロセスの前に、アルコール中でパッケージング基板上でのストリップユニットの組み立ておよび固定、２）卓越した製造性を保証するために大量生産用の自動化プロセスの使用、ならびに３）約１ｃｍ２の面積を有しそしてデバイスの−１．２ｍｍの厚さを横切って３００℃の状態のデバイスを通る正確な熱流束用の検査構造の使用を含むことができる。
【００３５】
[0048]高熱流束デバイスを用いた熱輸送実験用などの完成した熱電デバイスの効率を測定するための検査取り付け具が、用意されることがある。取り付け具はさらに、ａ）空気を介した伝導を減少させるための真空室、ｂ）防熱板、ｃ）発電した電気を測定するため無視できる熱の漏れの電気出力部、およびｄ）温度差およびデバイスを通る熱の流れをより正確に測定するための第２の熱流束センサなどの構成を含むことができる。
【００３６】
[0049]高い熱電効率を実現することが、隣接するナノウォール同士の間の著しい接触を回避しながら、狭い中央膜および密な間隔で配置されたナノウォールを製造することにより実現されることがある。
【００３７】
[0050]もう１つの実装形態では、限定しないが、ほぼ５０ｎｍから５００ｎｍ厚の薄い浮遊したシリコン膜が、膜から延びる（例えば、垂直に延びる）高密度のナノピラーまたはナノウォールを用いて形成されることがある。特定の実装形態が様々な設計において提供されることがあるけれども、他の実装形態もまた考えられる。例えば、ナノフォノニックメタマテリアル効果を利用できる製造技術が使用されてもよい。多数のデバイス設計が、性能と製造性との間の折衷案を提供できる。いくつかの実装形態が、例えば、電子線リソグラフィを使用して実行されることがある一方で、他の実装形態は、限定しないが、ナノインプリントリソグラフィなどのもっとコスト効率の良い方法などの他の技術を使用できる。製造方法は、例えば、ＭＥＭＳデバイス技術において使用される方法に関係することがある。いくつかの実装形態では、例えば、デバイスは分子線エピタキシを用いて成長させたＧａＮナノピラーまたは溶液成長のＺｎＯナノピラーを含むことができる。他の実装形態もまた可能である。
【００３８】
[0051]図１２は、ＮＰＭに基づく熱電エネルギー変換デバイスの例の実装形態の模式図をこの特定の実装形態に関する構造の詳細例および推定した寸法とともに示す。この特定の例では、１つのドーピング型についてのサブセルだけが示される。ｎ型およびｐ型シリコンの両方の構造が、製造されることがあり、従来の熱電デバイスの別々の「レグ」として直列に一緒に結合されることがある。他の熱電エネルギー変換デバイスと同様に、熱電エネルギー変換デバイスは、これらのデバイスを通って流れる熱から発電することまたは他のデバイスを加熱するもしくは冷却するために熱電エネルギー変換デバイスを通過する電流を有することのどちらかで使用されることがある。
【００３９】
[0052]図１３は、より太いバーの支持構造内部に規則的な間隔で形作られるシリコン膜を含むＮＰＭに基づく熱電エネルギー変換デバイスの例の実装形態を図示する。ナノピラーは、この例では、例えば、ＺｎＯナノピラーの溶液成長によって、膜の側面上に成長される。熱は、ナノピラーの森に接触せずに膜および支持構造の上端部および底部端部から管理される／取り出されることがある。１つの特定の非限定的な実装形態では、例えば、典型的な寸法は、おおよそｗ＝４００ｎｍ、／＝５０ｐｍ、そしてｔ＝２０ｐｍ、ｄ＝５ｐｍ、およびｂ＝５ｐｍであってもよい。支持バーは、酸化シリコンなどの低熱伝導率材料から作られるまたは熱伝導率を低下させるためにイオン注入されることがある。本明細書において説明された多くの例の実装形態が減算型のナノ構造製造（例えば、エッチング、など）に言及するが、これは単に非限定的な例を示している。加算型（例えば、溶液を介したナノ構造の成長などの成長、原子層堆積、化学気相堆積、および分子線エピタキシ、などの堆積、など）および／または減算型のナノ構造製造方法もまた、これらの実装形態のうちのいずれかにおいて使用されることがあり、その結果個々のナノ構造構成が加算型および／または減算型の製造方法により作成されることがある。
【００４０】
[0053]図１４は、より厚いバーの支持構造内部に概ねハチの巣パターンに形作られたＮＰＭに基づく熱電エネルギー変換デバイス素子のナノ構造化されたシリコン膜を含むＮＰＭに基づく熱電エネルギー変換デバイスのもう１つの例の実装形態を図示する。ナノピラーが、例えば、ＺｎＯナノピラーの溶液成長によって、膜の側面上に成長されることがある。熱は、ナノピラーの森に接触せずに膜および支持構造の端部から管理される／取り出されることがある。１つの特定の非限定的な実装形態では、例えば、典型的な寸法は、おおよそｗ＝３００ｎｍ、／＝５０ｐｍ、そしてｔ＝２０ｐｍ、およびｄ＝１０ｐｍであってもよい。支持バーは、酸化シリコンなどの低熱伝導率材料から作られるまたは熱伝導率を低下させるためにイオン注入されることがある。
【００４１】
[0054]いくつかの例の実装形態では、例えば、５００℃から２５℃の温度差に対して２０％以上のオーダーでの効率が見積もられ、この効率は、大部分の市販の熱電デバイスの効率を上回り、そして１桁以上の大きさだけいずれかのシリコンに基づくデバイスを上回る。これらのデバイスは、低い製造コストと高い性能とを組み合わせることができ、したがって、廃熱回収、チップスケールの低温冷却、および高温超電導体発電機用の小型の二次冷却段を含め、熱電機器用の新たな用途の空間を開くことができる。
［ナノフォノニックデバイス構成および特性の変形例］
[0055]壁がそこから延びている膜は、電気伝導率およびゼーベック係数に著しい影響を及ぼさないでさらに熱伝導率を低下させるための合金材料および濃度の適切な選択で合金化されることがある。
【００４２】
[0056]図１１の例のデバイスレイアウトは、一方が＜＜型であり他方がｐ型であり、そしてこれらが電気的に直列におよび熱的に並列に接続されるように、もう１つの同じに見える構成部品と対にされることがある。
【００４３】
[0057]図１２の例のデバイスレイアウトは、例えば、２つの平面方向に数ミリメートルまたは数センチメートルまで広がる統合型ユニットを形成するためにアレイに繰り返されることがある。例えば図１５参照。
【００４４】
[0058]上に説明したように、ナノフォノニックメタマテリアルを構成するデバイスの内部部分は、遷移領域および共振器領域の両方について、他の材料および／または幾何学的構成で作られることがあり、下記は、２０１６年１０月１０日出願の米国特許出願第１５／２８９，９２１号、名称「Ｎａｎｏｐｈｏｎｏｎｉｃ  ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」、２０１６年８月１６日出願の米国特許出願第１５／２３８，７１１号、名称「Ｎａｎｏｐｈｏｎｏｎｉｃ  ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」、および２０１４年４月７日出願の米国特許出願第１４／２４７，２２８号、名称「Ｎａｎｏｐｈｏｎｏｎｉｃ  ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」などの多数の変形であり、その各々が本明細書に十分に記述されているかのようにその全体が引用により本明細書に組み込まれている。
【００４５】
[0059]限定しないが図１２に示した実装形態などのエアロゲル支持領域は、類似の特性を備えたもう１つの材料から作られることがある。図１４に示したエアロゲル支持領域は、例えば、柔軟な材料から作られることがある。
【００４６】
[0060]図１２に示したデバイスは、膜／ナノウォールおよびエアロゲル領域の任意の数の繰返し（すなわち、示したような３つに限定しない）を有することができる。
[0061]図１２のデバイスＡは、膜およびナノウォールがエッチングされる前のドーピングに横方向の変動を有することがある。これらは、ｎ型またはｐ型のいずれかに高濃度にドーピングされた端部バー（図１のメタライズした上部および底部コンタクトバー）を残すはずであり、そのため端部バーは金属に対する良い電気的コンタクト部を作る。これらの端部バーはまた、膜が形成されそしてセクションがダイシングされた後で、良い電気的コンタクト部を確実にするために拡散ドーピングされることもある。
【００４７】
[0062]図１３および図１４に示したデバイスは、ＺｎＯ以外の材料のナノピラーを有することがある。
[0063]図１３および図１４に示したデバイスは、例えば、種結晶もしくはナノドロップレットを生成させるために加熱される金属膜の原子層堆積、または表面を粗くするためのエッチングプロセスを用いて、ナノピラーの核形成を制御するために事前処理した膜を有することがある。
【００４８】
[0064]図１３および図１４のデバイス用に使用したウェハは、デバイス動作のための電気的接続を容易にするために（＜＜型からｐ型への）ドーピングの横方向変動を有することがある。これらの変動は、例えば、拡散ドーピングを用いて作り出されることがある。
【００４９】
[0065]図１３および図１４のデバイスは、構造がエッチングされる前に、上部および底部が金属を用いてコーティングされるように製造されることがあり、これがデバイスをパッケージする際に電気的コンタクトおよび熱的コンタクトを容易にする。
【００５０】
[0066]寸法で数ミリメートルまたは数センチメートルの多数のアレイが、堅固なまたは柔軟なプラットフォーム上へと集積されたデバイスの大きなネットワークを作成するために組み合わせられることがある。
【００５１】
[0067]デバイスは、用途の環境に応じて気密封止を用いて製造されることがある。
[0068]上記の明細書、例およびデータは、発明の例示的な実装形態の構造および使用の完全な説明を提供する。発明の多くの実装形態が発明の思想および範囲から逸脱することなく行い得るので、発明は、添付の特許請求の範囲に存在する。さらにその上、異なる実装形態の構造的な特徴が、引用した請求項から逸脱することなくさらにもう１つの実装形態に組み合わせられてもよい。
【００５２】
[0069]本明細書において説明したある種の実装形態が１つまたは複数の特徴、システム、動作、方法、プロセス、などの最適化に言及する一方で、実際の数学的最適化または他の最適化は、他の実装形態では必要ないことを認識することが重要である。特定のキャンペーンを「最適化する」ことが可能であり得る一方で、当業者は、本開示の教示から認識するはずであり、類似の技術、システムおよびプロセスもまた、完全な最適化を実現することなくキャンペーン、広告配信、などを改善するために使用されることがある。むしろ、異なる実装形態が、広告キャンペーンの最適化または動作、計画立案、業績、配信、などの改善を提供する。
【００５３】
[0070]また、例の期間および他の変数が様々な実装形態を記述するために使用されることがある一方で、他の期間および変数が代わりに使用されてもよい。
[0071]実装形態がある程度の詳細さで上に説明されたが、当業者は、本発明の思想および範囲から逸脱することなく開示した実施形態への数多くの代替形態を作成することができる。例えば、いくつかの実装形態が最適な結果または最適に近い結果を提供する一方で、他の実装形態が最適な結果またはそれどころか最適に近い結果を必ずしも達成することなく改善した結果を提供するように構築されることがある。さらに、例が、様々な期間、媒体選択、などを使用する一方で、これらは、単に例示的であるに過ぎず、特許請求の範囲において明確に詳述されない限り限定しない。すべての方向に関する言及（例えば、上側、下側、上方へ、下方へ、左、右、左方へ、右方へ、上部、底部、上方に、下方に、垂直に、水平に、時計回り、および反時計回り）は、本発明の読者の理解を助けるために同定目的で使用されるに過ぎず、特に位置、向き、または発明の使用についての限定を生み出さない。併合の言及（例えば、添付された、結合された、接続された、など）は、広く解釈されるべきであり、要素の接続部間の中間の部材および要素間の相対的な動きを含むことができる。それはそうとして、併合の言及は、２つの要素が互いに直接接続されそして固定された関係にあることを暗示する必要がない。上記の説明に包含されたまたは添付の図面に示されたすべての事柄が単に例示として解釈されるべきであり、限定されるべきではないものである。詳細または構造の変更は、添付の特許請求の範囲に規定されたような発明の思想から逸脱することなく行われてもよい。
【図１】
2021513227.tif 000004
【図２】
2021513227.tif 000005
【図３Ａ】
2021513227.tif 000006
【図３Ｂ】
2021513227.tif 000007
【図３Ｃ】
2021513227.tif 000008
【図４】
2021513227.tif 000009
【図５】
2021513227.tif 000010
【図６Ａ】
2021513227.tif 000011
【図６Ｂ】
2021513227.tif 000012
【図７】
2021513227.tif 000013
【図８】
2021513227.tif 000014
【図９】
2021513227.tif 000015
【図１０】
2021513227.tif 000016
【図１１】
2021513227.tif 000017
【図１２】
2021513227.tif 000018
【図１３】
2021513227.tif 000019
【図１４】
2021513227.tif 000020
【図１５】
2021513227.tif 000021
【国際調査報告】
2021513227.tif 000022
2021513227.tif 000023
2021513227.tif 000024