(57)【要約】【課題】効率を向上できる熱電変換素子及び発電システムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、熱電変換素子は、第１構造体と、第１導体と、第１整流素子と、を含む。前記第１構造体は、第１電磁波を熱放射する。前記第１導体は、前記第１構造体と離間し、前記第１電磁波を受け第１電気信号を生じる。前記第１整流素子は、前記第１導体と電気的に接続され、前記第１電気信号を整流する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電磁波を熱放射する第１構造体と、
前記第１構造体と離間し前記第１電磁波を受け第１電気信号を生じる第１導体と、
前記第１導体と電気的に接続され前記第１電気信号を整流する第１整流素子と、
を備えた熱電変換素子。
【請求項２】
前記第１電気信号の周波数は、２０ヘルツ以上６０ヘルツ以下である、請求項１記載の熱電変換素子。
【請求項３】
前記第１構造体と前記第１導体との間に設けられた第１中間体をさらに備えた請求項１または２に記載の熱電変換素子。
【請求項４】
前記第１中間体の少なくとも一部は、前記第１構造体と接する、請求項３記載の熱電変換素子。
【請求項５】
前記第１中間体の少なくとも一部は、前記第１構造体と離間する、請求項３記載の熱電変換素子。
【請求項６】
前記第１中間体は、前記第１導体の側の第２面を有し、
前記第２面は、凹凸を有し、
前記凹凸の深さは、前記第１電磁波のピーク波長の０．００１以上１０００倍以下である、請求項３記載の熱電変換素子。
【請求項７】
前記第１構造体は、炭化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、及び、窒化珪素の少なくともいずれかを含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項８】
第１構造体と前記第１導体との間の距離は、１０マイクロメートル以下である、請求項１〜７のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項９】
前記第１導体と離間した第２構造体をさらにさらに備え、
前記第１構造体と前記第２構造体との間に前記第１導体が設けられ、
前記第２構造体は、第２電磁波を熱放射し、
前記第１電気信号は、前記第２電磁波に応じた成分を含む、請求項１〜８のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項１０】
前記第２構造体と前記第１導体との間に設けられた第２中間体をさらに備えた請求項９記載の熱電変換素子。
【請求項１１】
前記第１構造体と離間し前記第１電磁波を受け第２電気信号を生じる第２導体と、
前記第２導体と電気的に接続され前記第２電気信号を整流する第２整流素子と、
をさらに備え、
前記第１構造体から前記第１導体に向かう第１方向に沿った前記第１導体の位置は、前記第１方向に沿った前記第２導体の位置と、前記第１方向に沿った前記第１構造体の位置と、の間にある、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項１２】
前記第１構造体と接する第１接触部と、
前記第２構造体と接する第２接触部と、
前記第１接触部及び前記第２接触部と接する接続部と、
を含む第１熱伝導部材をさらに備えた、請求項９または１０に記載の熱電変換素子。
【請求項１３】
第１基体領域と、第２基体領域と、前記第１基体領域と前記第２基体領域との間に設けられた第３基体領域と、を含む基体をさらに備え、
前記接続部は、第１接続領域と、前記第１接続領域と前記第１方向に並ぶ第２接続領域と、前記第１接続領域と前記第２接続領域との間に設けられた第３接続領域と、を含み、
前記第１接続領域と前記第１構造体との間に前記第１接触部が設けられ、
前記第２接続領域と前記第２構造体との間に前記第２接触部が設けられ、
前記第１接続領域と前記第１構造体との間に、前記第１基体領域が配置され、
前記第２接続領域と前記第２構造体との間に、前記第２基体領域が配置され、
前記第３接続領域と前記第１導体との間に、前記第３基体領域が配置された、請求項１２記載の熱電変換素子。
【請求項１４】
前記第１構造体と接する第１熱伝導部材をさらに含み、
前記第１熱伝導部材と前記第１導体との間に前記第１構造体が設けられ、
前記第１熱伝導部材の熱伝導率は、前記第１構造体の熱伝導率よりも高い、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項１５】
第１熱伝導部材をさらに含み、
前記第１熱伝導部材の少なくとも一部は、前記第１構造体の複数の領域の間に設けられ、
前記第１熱伝導部材は、前記第１構造体に接し、
前記第１熱伝導部材の熱伝導率は、前記第１構造体の熱伝導率よりも高い、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項１６】
前記第１構造体及び前記第２構造体と接する第１熱伝導部材をさらに備え、
前記第１熱伝導部材の熱伝導率は、前記第１構造体の熱伝導率よりも高く、前記第２構造体の熱伝導率よりも高い、請求項９または１０に記載の熱電変換素子。
【請求項１７】
導電部材をさらに備え、
前記導電部材と前記第１構造体との間に前記第１導体が設けられた、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項１８】
第２電磁波を熱放射する前記第２構造体と、
前記第２構造体と離間し前記第２電磁波を受け第２電気信号を生じる第２導体と、
前記第２導体と電気的に接続され前記第２電気信号を整流する第２整流素子と、
をさらに備え、
前記第１構造体から前記第１導体に向かう第１方向に沿った前記第１導体の位置は、前記第１方向に沿った前記第２導体の位置と、前記第１方向に沿った前記第１構造体の位置と、の間にあり、
前記第１方向に沿った前記第２構造体の位置は、前記第１方向に沿った前記第２導体の前記位置と、前記第１方向に沿った前記第１導体の前記位置と、の間にある、請求項１〜８のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項１９】
前記第１整流素子の一端及び前記第１整流素子の他端と電気的に接続されたローパスフィルタをさらに備えた、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の熱電変換素子。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１つに記載の熱電変換素子と、
前記第１整流素子から出力される電力を蓄える蓄電部と、
を備えた発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱電変換素子及び発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子がある。熱電変換素子を用いた発電装置及び発電システムがある。熱電変換素子において、高い変換効率が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３００６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、効率を向上できる熱電変換素子及び発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、熱電変換素子は、第１構造体と、第１導体と、第１整流素子と、を含む。前記第１構造体は、第１電磁波を熱放射する。前記第１導体は、前記第１構造体と離間し、前記第１電磁波を受け第１電気信号を生じる。前記第１整流素子は、前記第１導体と電気的に接続され、前記第１電気信号を整流する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子の一部を例示する模式図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｌ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子の一部を例示する模式図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｅ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｆ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｉ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式的断面図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式的断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第３の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式的断面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第４の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｆ）は、第５の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。
【図１３】図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。
【図１５】第５の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第６の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。
【図１７】図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。
【図１８】図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第６の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式図である。
【図１９】図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、第７の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。
【図２０】図２０は、第７の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式的断面図である。
【図２１】図２１（ａ）及び図２１（ｂ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。
【図２２】図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、第８の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式的断面図である。
【図２３】図２３（ａ）〜図２３（ｃ）は、第９の実施形態に係る発電システムを例示する模式図である。
【図２４】図２４（ａ）〜図２４（ｇ）は、実施形態に係る熱電変換素子及び発電システムの利用状態を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。  
図１（ａ）は斜視図である。図１（ｂ）は、断面図である。図１（ｃ）は、回路図を含む模式図である。
【０００９】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１１０は、第１構造体１１と、第１導体２１と、第１整流素子７１と、を含む。第１構造体１１は、第１電磁波１１ｗを熱放出する。例えば、第１構造体１１は、第１構造体１１の温度に応じて、熱放射により第１電磁波１１ｗを放出する。第１構造体１１の温度は、例えば、０℃以上２００℃以下である。第１構造体１１の温度は、２４０℃以下でも良い。第１構造体１１の温度が高いと、第１電磁波１１ｗの周波数は高くなる。第１構造体１１の温度が高いと、第１電磁波１１ｗの波長は短くなる。第１構造体１１の温度が高いと、第１電磁波１１ｗのエネルギー強度が高くなる。第１構造体１１は、熱放射体である。
【００１０】
第１導体２１は、第１構造体１１と離間する。
【００１１】
第１構造体１１から第１導体２１に向かう方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１２】
この例では、第１構造体１１は、層状または板状である。第１構造体１１は、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。第１構造体１１は、第１導体２１の側の第１面１１ａを有している。第１面１１ａは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。
【００１３】
第１導体２１は、第１電磁波１１ｗを受け第１電気信号ｓｇ１を生じる。第１電気信号ｓｇ１は、第１電磁波１１ｗに応じている。例えば、第１電磁波１１ｗが変化すると、第１電気信号ｓｇ１は、変化する。例えば、第１構造体１１の温度が変化すると、第１電気信号ｓｇ１が変化する。例えば、第１構造体１１の温度が高いと、第１電気信号ｓｇ１の周波数が高くなる。例えば、第１構造体１１の温度が高いと、第１電気信号ｓｇ１の強度が高くなる。第１電気信号ｓｇ１の周波数は、２０ヘルツ以上３０ヘルツ以下である。この周波数は、例えば、１０μｍ以上１５μｍ以下の波長に対応する。第１電気信号ｓｇ１の周波数は、２０ヘルツ以上６０ヘルツ以下でも良い。この周波数は、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下の波長に対応する。
【００１４】
第１導体２１は、電気伝導体である。第１導体２１の電気導電率は、例えば、１０６Ｓ／ｍ（ジーメンス／メートル）以上である。第１導体２１は、例えば、金属である。
【００１５】
この例では、支持体２５が設けられている。支持体２５の第１構造体１１の側の面に、第１導体２１が設けられている。この例では、複数の第１導体２１が設けられている。以下では、複数の第１導体２１の１つについて説明する。
【００１６】
第１導体２１は、例えば、アンテナである。第１導体２１は、第１導体部２１ａと、第２導体部２１ｂと、を含む。この例では、第１導体部２１ａ及び第２導体部２１ｂは、Ｙ軸方向に沿って延びる。第１導体部２１ａ及び第２導体部２１ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。第１導体２１は、第１構造体１１の第１面１１ａに沿って延びる。例えば、第１導体２１は、第１構造体１１の第１面１１ａに沿って広がる。これにより、第１導体２１と第１構造体１１との間の距離が、第１導体２１の実質的な全体において、短くできる。これにより、第１構造体１１からの第１電磁波１１ｗが、第１導体２１に効率的に入射できる。
【００１７】
例えば、第１導体２１の第１導体部２１ａは、第１端２１ａｐと、第２端２１ａｑと、を有する。第１導体２１の第２導体部２１ｂは、第３端２１ｂｐと、第４端２１ｂｑと、を有する。この例では、第２端２１ａｑと第４端２１ｂｑとの間に、第１端２１ａｐ及び第３端２１ｂｐが配置されている。
【００１８】
第１整流素子７１は、第１導体２１と電気的に接続される。第１整流素子７１は、第１電気信号ｓｇ１を整流する。この例では、第１整流素子７１の一端７１ａは、第１端２１ａｐと、第１配線７７ａにより電気的に接続されている。第１整流素子７１の他端７１ｂは、第３端２１ｂｐと、第２配線７７ｂにより電気的に接続されている。
【００１９】
この例では、熱電変換素子１１０において、第１端子７８ａと、第２端子７８ｂと、が設けられる。これらの端子は、熱電変換素子１１０の出力端子となる。
【００２０】
熱電変換素子１１０においては、第１構造体１１から熱放射される第１電磁波１１ｗが、第１導体２１により第１電気信号ｓｇ１に変換される。そして、第１電気信号ｓｇ１が、第１整流素子７１により整流され、第１端子７８ａ及び第２端子７８ｂから、電気エネルギーとして取り出される。
【００２１】
熱電変換素子１１０においては、高い効率で熱電変換が行われる。実施形態によれば、効率を向上できる熱電変換素子が提供できる。
【００２２】
第１構造体１１（熱放射体）から放射される第１電磁波１１ｗは、伝搬波（伝搬光）と、近接場波（近接場光）と、を含む。例えば、吸収が無い媒質において、伝搬光は、無限遠まで伝搬できる。伝搬光は、例えば平面波である。例えば、吸収媒質がない場合でも、近接場光の強度は、伝搬距離に応じて減衰する。近接場光は、例えばエバネッセント波である。第１導体２１は、例えば、伝搬光及び近接場光を含む第１電磁波１１ｗと相互作用する。例えば、第１導体２１が第１電磁波１１ｗと相互作用すると、第１導体２１の２つの電極（例えば、第１導体部２１ａ及び第２導体部２１ｂ）の間に、電気的な交流信号（第１電気信号ｓｇ１）が生じる。この交流信号は、第１電磁波１１ｗの周波数を持つ。交流信号は、第１整流素子７１により整流される。
【００２３】
この例では、熱電変換素子１１０において、フィルタ７５がさらに設けられる。フィルタ７５の一端７５ａは、第１整流素子７１の一端７１ａと、第１配線７７ａにより電気的に接続される。フィルタ７５の他端７５ｂは、第１整流素子７１の他端７１ｂと、第２配線７７ｂにより電気的に接続される。このように、フィルタ７５は、第１整流素子７１の一端７１ａ及び第１整流素子７１の他端７１ｂと電気的に接続されている。
【００２４】
第１整流素子７１で整流された信号は、フィルタ７５により、例えば平滑化されて、実質的に直流信号となる。フィルタ７５は、例えば、ローパスフィルタである。
【００２５】
実施形態に係る熱電変換素子１１０においては、第１構造体１１からの第１電磁波１１ｗを第１導体２１で受ける。第１導体２１で生じた第１電気信号ｓｇ１が、第１整流素子７１（およびフィルタ７５）を介して、電気エネルギーとして取り出される。熱電変換素子１１０において、発電が行われる。
【００２６】
熱エネルギーを電気エネルギーに変換する方法の１つとして、熱光起電力発電（ＴＰＶ：Thermophotovoltaic）がある。この方法においては、熱エネルギーが光エネルギーに変換され、さらに、その光エネルギーから、光電変換素子により電気エネルギーが得られる。熱エネルギーから変換された光エネルギーは、例えば、ｐ形半導体及びｎ形半導体を含む光電変換素子を用いて電気エネルギーとして取り出される。
【００２７】
半導体を含む光電変換素子を用いる場合、ｐｎ接合界面と熱放射体との間の距離を十分に短くすることが困難であり、近接場光を十分に利用することが困難である。
【００２８】
一方、有効に利用できる実用的な熱エネルギーにおいて、２００℃を超える温度の熱エネルギーの総量は比較的少なく、２００℃以下の温度の熱エネルギーの総量が多い。このため、２００℃以下の熱源からの熱放射波を効率的に熱電変換することが有益である。２００℃の温度に対応する光のピーク波長は、約１０μｍである。
【００２９】
上記の半導体を用いた光電変換素子においては、半導体のカットオフ波長が、例えば、約２μｍ〜３．５μｍである。例えば、黒体輻射のピーク波長を基準に考えた場合、黒体輻射のピーク波長付近で発電すると、例えば、熱源から効率良く発電できる。波長表示されたプランク放射則またはウィーンの変位則に基いて、波長は、温度に対応づけられる。波長表示されたプランク放射則またはウィーンの変位則によれば、黒体輻射においてピーク波長が２μｍ〜３．５μｍとなる温度は、１５００℃〜８００℃である。周波数表示されたプランク放射則によれば、黒体輻射においてピーク波長が２μｍ〜３．５μｍとなる温度は、２５００℃〜１４００℃である。半導体を用いる上記の方法においては、効率良く発電できる熱源の温度は、８００℃よりも高い。このように、この参考例の方法においては、２００℃以下の熱源からの熱放射波を効率的に熱電変換することが困難である。
【００３０】
実施形態においては、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。実施形態においては、例えば、半導体を用いた光電変換が行われない。これにより、２００℃以下の熱源からの熱放射波を効率的に熱電変換することができる。熱源から、より多くの電気エネルギーを得ることができる。
【００３１】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子の一部を例示する模式図である。  
これらの図は、第１導体２１を例示している。  
図２（ａ）に示すように、実施形態において、第１導体２１は、ダイポールアンテナでも良い。図２（ｂ）に示すように、第１導体２１は、例えば、ボウタイアンテナでも良い。図２（ｃ）に示すように、第１導体２１は、例えば、スパイラルアンテナでも良い。
【００３２】
第１導体２１は、例えば、金属を含む。第１導体２１は、例えば、Ａｕ（金）及びＮｉ（ニッケル）の少なくともいずれかを含んでも良い。第１導体２１は、Ｘ−Ｙ平面に沿って延びる。第１導体２１の長さは、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下である。第１導体２１の長さは、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下でも良い。
【００３３】
以下、第１整流素子７１について説明する。第１整流素子７１は、第１電磁波１１ｗの周波数で動作する。例えば、第１構造体１１の温度が２００℃の時、放射される第１電磁波１１ｗのピーク波長は、約１０μｍである。１０μｍの波長は、３０ＴＨｚの周波数に対応する。第１整流素子７１は、このような高い周波数で動作する。第１整流素子７１には、例えば、トンネル効果を利用したダイオードが用いられる。第１整流素子７１には、幾何学的に非対称な構造を有するダイオードが用いられても良い。このダイオードにおいては、幾何学的に非対称な構造により、電子の流れやすさが制御される。
【００３４】
図３（ａ）〜図３（ｌ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子の一部を例示する模式図である。  
これらの図は、第１整流素子７１及びその接続構成の例を示している。  
図３（ａ）に示すように、第１整流素子７１は、第１金属層７１ｐと、第２金属層７１ｑと、第１中間領域７１ｒと、を含む。第１中間領域７１ｒは、第１金属層７１ｐと第２金属層７１ｑとの間に設けられる。第１中間領域７１ｒは、例えば、誘電体（絶縁体）を含む。第１中間領域７１ｒは、間隙（気体または減圧領域）でも良い。第２金属層７１ｑの材料は、第１金属層７１ｐの材料とは異なる。第１金属層７１ｐと第２金属層７１ｑとの間の距離は、例えば、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第１金属層７１ｐと第２金属層７１ｑとの間には、例えば、トンネル電流が流れる。この例において、第１整流素子７１は、例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）ダイオードである。
【００３５】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す第１整流素子７１におけるバンドダイアグラムを例示している。異なる材料の金属層を用いることで、電子７１ｅの移動のし易さが制御される。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、第１整流素子７１は、第１金属層７１ｐと、第２金属層７１ｑと、第１金属層７１ｐと第２金属層７１ｑとの間に設けられた第１中間領域７１ｒと、第１中間領域７１ｒと第２金属層７１ｑとの間に設けられた第２中間領域７１ｓと、を含んでも良い。第２中間領域７１ｓは、例えば、誘電体（絶縁体）を含む。第２中間領域７１ｒは、間隙（気体または減圧領域）でも良い。第２中間領域７１ｓの材料は、第１中間領域７１ｒの材料とは異なる。第１金属層７１ｐと第２金属層７１ｑとの間の距離は、例えば、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第１金属層７１ｐと第２金属層７１ｑとの間には、例えば、トンネル電流が流れる。この例において、第１整流素子７１は、例えば、ＭＩＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）ダイオードである。この例においては、第２金属層７１ｑの材料は、第１金属層７１ｐの材料と同じでも良く、異なっても良い。
【００３７】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示す第１整流素子７１におけるバンドダイアグラムを例示している。異なる材料の複数の中間領域を用いることで、電子７１ｅの移動のし易さが制御される。
【００３８】
図３（ｅ）に示すように、第１整流素子７１は、第１領域７１ｌと、第２領域７１ｍと、第１領域７１ｌと第２領域７１ｍとの間に設けられた第３領域７１ｎと、を含む。第１領域７１ｌから第２領域７１ｍに向かう方向を第２方向Ｄ２とする。第２方向Ｄ２に対して垂直な方向を第３方向Ｄ３とする。第３方向Ｄ３に沿った第１領域７１ｌの第１幅は、第３方向Ｄ３に沿った第３領域７１ｎの第３幅よりも大きい。第３方向Ｄ３に沿った第２領域７１ｍの幅は、第３幅よりも大きい。第２領域７１ｍは、第１領域７１ｌの側の面７１ｍｓを有している。この面７１ｍｓは、第３方向Ｄ３に沿っている。電子７１ｅは、第１領域７１ｌから第３領域７１ｎを介して、第２領域７１ｍに進行し易い。一方、第２領域７１ｍに存在する電子７１ｅは、第１領域７１ｌに向かう方向において、面７１ｍｓで反射される。電子７１ｅは、第２領域７１ｍから第１領域７１ｌに向かって、移動し難い。これにより整流性が生じる。この例において、第１整流素子７１は、例えば、グラフェンなどを含む。
【００３９】
図３（ｆ）に示すように、第１導体２１(例えばダイポールアンテナ）の第１導体部２１ａと第２導体部２１ｂとの間に、第１整流素子７１が接続される。
【００４０】
図３（ｇ）に示すように、第１導体２１(例えばボウタイアンテナ）の第１導体部２１ａと第２導体部２１ｂとの間に、第１整流素子７１が接続される。
【００４１】
図３（ｈ）に示すように、第１導体２１(例えばスパイラルアンテナ）の第１導体部２１ａと第２導体部２１ｂとの間に、第１整流素子７１が接続される。
【００４２】
図３（ｉ）に示すように、複数の第１導体２１が設けられている場合、複数の第１導体２１の複数の接続点の間に、第１整流素子７１が設けられても良い。
【００４３】
図３（ｊ）及び図３（ｋ）に示すように、１つのグループにおいて、第１導体２１の第１導体部２１ａと第２導体部２１ｂとの間に第１整流素子７１が接続されている。このようなグループが複数設けられる。複数のグループが直列に接続されても良い。図３（ｌ）に示すように、複数のグループが並列に接続されても良い。図３（ｊ）及び図３（ｌ）の例では、第１導体２１は、ボウタイアンテナである。図３（ｋ）の例では、第１導体２１は、スパイラルアンテナである。
【００４４】
実施形態において、第１導体２１は、種々の変形が可能である。
【００４５】
以下、熱電変換素子の特性の例について説明する。  
図４（ａ）〜図４（ｅ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。  
図４（ａ）は、熱電変換素子の特性に関するシミュレーションのモデルを示している。図４（ｂ）〜図４（ｅ）は、シミュレーション結果を例示している。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、シミュレーションのモデルにおいては、第１導体部２１ａ及び第２導体部２１ｂを含む第１導体２１が、第１構造体１１と離間して配置される。第１構造体１１の表面のＺ軸方向における位置が、０とされる。第１導体２１と第１構造体１１との間の距離が、距離ｚ１とされる。シミュレーションにおいては、距離ｚ１及び周波数ｆ１を変えて、エネルギー密度が計算される。周波数ｆ１は、第１電磁波１１ｗの周波数（すなわち、第１電気信号ｓｇ１の周波数）に対応する。シミュレーションに関する数式については、後述する。シミュレーションにおいて、第１構造体１１の材料はＳｉＣである。
【００４７】
図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）のそれぞれにおいて、距離ｚ１は、１０００μｍ、１μｍ及び０．１μｍである。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）において、第１周囲波数ｆ１の変化は、第１構造体１１の温度の変化に対応する。２００℃（４７３Ｋ）である。これらの図において、実線は、ＳｉＣに対応する。破線は、黒体輻射の場合（参考）に対応する。
【００４８】
図４（ｂ）〜図４（ｄ）において、横軸は、周波数ｆ１であり、縦軸は、エネルギー密度ＥＤである。図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、第１導体２１と第１構造体１１との間の距離ｚ１が短いと、エネルギー密度ＥＤの最大値が高くなることが分かる。距離ｚ１が短いと、第１電磁波１１ｗの単色性が増す。
【００４９】
図４（ｅ）において、横軸は、第１構造体１１と第１導体２１との間の距離ｚ１であり、縦軸は、総エネルギー密度ＴＥＤである。総エネルギー密度ＴＥＤは、エネルギー密度ＥＤを角周波数で積分した値である。図４（ｅ）に示すように、第１電磁波１１ｗの総エネルギー密度ＴＥＤは、第１構造体１１との間の距離ｚ１が短くなると、大きくなる。
【００５０】
図５（ａ）〜図５（ｅ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。  
図５（ａ）は、熱電変換素子の特性に関するシミュレーションのモデルを示している。図５（ｂ）〜図５（ｅ）は、シミュレーション結果を例示している。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、シミュレーションのモデルにおいて、観測領域面２９が設定される。観測領域面２９と第１構造体１１との間の距離は、距離ｚ１である。この例では、観測領域面２９は、Ｘ軸方向に沿う。観測領域面２９は、微小領域である。シミュレーションにおいては、距離ｚ１及び周波数ｆ１を変えて、エネルギー流が計算される。シミュレーションに関する数式については、後述する。シミュレーションにおいて、第１構造体１１の材料はＳｉＣである。
【００５２】
図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）のそれぞれにおいて、距離ｚ１は、１０００μｍ、１μｍ及び０．１μｍである。
【００５３】
図５（ｂ）〜図５（ｄ）において、横軸は、周波数ｆ１であり、縦軸は、エネルギー流である。エネルギー流として、Ｙ軸方向に流れるエネルギー流Ｓｙと、Ｚ軸方向に流れるエネルギー流Ｓｚと、の２つが示されている。図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示すように、Ｚ軸方向に流れるエネルギー流Ｓｚの大きさは、第１導体２１と第１構造体１１との間の距離ｚ１に実質的に依存しない。一方、Ｙ軸方向に流れるエネルギー流Ｓｙの大きさは、距離ｚ１に依存する。Ｙ軸方向に流れるエネルギー流Ｓｙの大きさの最大値は、距離ｚ１が短くなると、大きくなる。
【００５４】
図５（ｅ）において、横軸は、第１構造体１１と第１導体２１との間の距離ｚ１であり、縦軸は、全エネルギー流である。全エネルギー流として、Ｙ軸方向に流れる全エネルギー流Ｓｙｔと、Ｚ軸方向に流れる全エネルギー流Ｓｚｔと、が、表されている。図５（ｅ）に示すように、Ｚ軸方向に流れる全エネルギー流Ｓｚｔの大きさは、距離ｚ１に依存しない。一方、Ｙ軸方向に流れる全エネルギー流Ｓｙｔの大きさは、距離ｚ１が短くなると大きくなる。
【００５５】
図５（ｂ）〜図５（ｅ）に示したように、距離ｚ１が短くなったときに、エネルギー流Ｓｙの大きさ及び全エネルギー流Ｓｙｔが増加する。この増加は、第１構造体１１の第１面１１ａの面内方向に沿って流れるエネルギー流の増加によるものであると考えられる。熱電変換素子１１０において、第１導体２１は、Ｚ軸方向に流れるエネルギー流だけでなく、Ｘ−Ｙ平面に沿って流れるエネルギー流からエネルギーを得ることで、熱電変換の効率が高くできる。
【００５６】
例えば、第１導体２１と第１構造体１１との間の距離ｚ１を短くすることで、Ｘ−Ｙ平面に沿って流れるエネルギー流からエネルギーを効率的に得ることができる。
【００５７】
図５（ｅ）から、距離ｚ１が、例えば１０μｍ以下のときに、Ｘ−Ｙ平面に沿って流れるエネルギー流（例えば全エネルギー流Ｓｙｔなど）の大きさが大きくなる。これにより、高い熱電変換効率が得られる。距離ｚ１が、例えば１μｍ以下のときに、エネルギー流の大きさがさらに大きくなる。さらに高い熱電変換効率が得られる。距離ｚ１が、例えば０．１μｍ以下のときに、エネルギー流の大きさがさらに大きくなる。さらに高い熱電変換効率が得られる。
【００５８】
図４（ｂ）〜図４（ｄ）、及び、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に関して説明したように、エネルギー密度ＥＤ及びエネルギー流のピークは、約３０ＴＨｚの周波数ｆ１に対応する。周波数表示されたプランク放射則に基づいて、周波数は、熱源の温度に対応づけられる。上記の周波数は、熱源が約２００℃のときの黒体輻射のピーク波長に対応する。第１構造体１１の熱放射は、例えば、黒体輻射のスペクトルと、光の放出のし易さと、に基づいて定まる。実施形態においては、例えば、特に、約２００℃（例えば１００℃以上３００℃以下）の温度の熱源からの熱を、高い効率で熱電変換できる。
【００５９】
例えば、半導体を用いる光電変換素子を用いる参考例においては、ｐ形及びｎ形の半導体層の厚さ、及び、電極の存在により、光電変換部と熱源との間の距離を短くすることに制約がある。このため、変換効率を十分に高めることが困難である。これに対して、実施形態に係る熱電変換素子１１０においては、第１導体２１は、第１電磁波１１ｗと直接的に相互作用する。実施形態においては、参考例よりも、高エネルギー密度の場所（エネルギー流の大きい場所）に、第１導体２１を配置できる。このため、実施形態においては、光電変換素子を用いた熱電変換素子よりも、高い発電効率を得ることが容易である。
【００６０】
例えば、半導体を用いる光電変換素子を用いる参考例においては、半導体材料において、１０μｍの波長の光に対する透過率が高いことが要求される。参考例においては、材料選択に非常に大きな制約が生じる。これに対して、実施形態においては、第１導体２１は、第１電磁波１１ｗと直接的に相互作用する。半導体を用いないため、この問題が生じない。
【００６１】
図６（ａ）〜図６（ｆ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。  
これらの図は、第１構造体１１の材料を変えたときの特性のシミュレーション結果を例示している。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１構造体１１として、ＳｉＣ、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、及び、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）のそれぞれを用いたときのエネルギー密度ＥＤを示している。図６（ａ）において、実線は、黒体輻射の場合（参考）に対応する。図６（ｄ）〜図６（ｆ）は、第１構造体１１として、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、及び、Ｃｕ（銅）のそれぞれを用いたときのエネルギー密度ＥＤを示している。図６（ａ）及び図６（ｄ）においては、距離ｚ１が１０００μｍである。図６（ｂ）及び図６（ｅ）においては、距離ｚ１が１μｍである。図６（ｃ）及び図６（ｆ）においては、距離ｚ１は、０．１μｍである。横軸は、第１電磁波１１ｗの波長λである。縦軸は、エネルギー密度ＥＤである。このシミュレーションにおいては、第１電磁波１１ｗは、真空中に放出されている。第１構造体１１の温度は、２００℃である。
【００６２】
図６（ｄ）〜図６（ｆ）から分かるように、第１構造体１１として、金属（Ａｕ、Ａｇ及びＣｕなど）を用いた場合には、エネルギー密度ＥＤが低い。これに対して、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、第１構造体１１として、化合物（ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉ３Ｎ４など）を用いた場合には、高いエネルギー密度ＥＤが得られる。これらの化合物の熱伝導率は高い。これらの材料を第１構造体１１として用いた場合には、第１構造体１１の全体を高温に均一に保ち易い。これにより、熱電変換の効率をより高めることができる。
【００６３】
図７（ａ）〜図７（ｉ）は、第１の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。  
これらの図においては、第１整流素子７１は、省略されている。
【００６４】
図７（ａ）に示す例においては、第１構造体１１及び第１導体２１に加えて、支持体２５と、スペーサ２５ｓと、が設けられている。支持体２５と第１構造体１１との間において、第１導体２１が設けられた領域の周りに、スペーサ２５ｓが配置されている。例えば、スペーサ２５ｓは、第１構造体１１及び支持体２５と接している。スペーサ２５ｓは、例えば、シリカ球である。スペーサ２５ｓは、例えば、球状である。スペーサ２５ｓは、例えば、第１構造体１１と実質的に点接触している。第１構造体１１からスペーサ２５ｓへの熱伝導が抑制される。熱エネルギーの損失が抑制される。
【００６５】
図７（ｂ）に示す例においては、第１構造体１１、第１導体２１及び支持体２５に加えて、支持部２５ｈが設けられている。支持部２５ｈは、支持体２５と第１構造体１１との間において、第１導体２１が設けられた領域の周りに設けられる。支持部２５ｈの材料は、例えば、第１構造体１１の材料と同じでも良い。例えば、第１構造体１１となる材料を加工することで、支持部２５ｈが形成できる。加工には、例えば、ドライエッチング及びウェットエッチングの少なくともいずれかが用いられる。支持部２５ｈを用いることで、Ｘ−Ｙ平面内の位置精度が良くなる。第１導体２１と第１構造体１１との間の距離の精度が高くなる。
【００６６】
図７（ｃ）に示す例においては、支持体２５の一部に凹部が設けられる。凹部の表面に第１導体２１が配置される。支持体２５は、凹部の周りの凸部を有する。凸部が第１構造体１１と接している。
【００６７】
図７（ｄ）に示す例においては、第１構造体１１及び第１導体２１に加えて、筐体２６が設けられている。筐体２６及び第１構造体１１は、第１導体２１と第１構造体１１との間の空間１１ｓを囲む。空間１１ｓの気圧は、筐体２６及び第１構造体１１の外の気圧よりも低い。例えば、筐体２６及び第１構造体１１で囲まれた領域が減圧される。例えば、空間１１ｓは、真空の状態である。これにより、第１構造体１１からの熱伝導により第１導体２１の温度が上昇することが抑制される。すなわち、第１導体２１には、第１電磁波１１ｗが放射により入射されるが、熱伝導による温度上昇は、抑制される。これにより、例えば、第１導体２１における抵抗の上昇が抑制でき、高い変換効率が得られる。
【００６８】
この例では、筐体２６の内側に反射膜２７が設けられている。反射膜２７は、第１電磁波１１ｗを反射する。これにより、効率が向上する。
【００６９】
図７（ｅ）に示す例においては、第１構造体１１、第１導体２１、筐体２６及び反射膜２７に加えて、熱伝導部材１５が設けられている。熱伝導部材１５の一部と、第１導体２１との間に、第１構造体１１が配置される。熱伝導部材１５と第１構造体１１との間に、筐体２６の一部が配置される。熱伝導部材１５の一部は、筐体２６の一部を介して、第１構造体１１と接している。熱伝導部材１５を設けることで、第１構造体１１の温度が均一化される。これにより、高い変換効率が得られる。この例においても、筐体２６及び第１構造体１１により、第１導体２１と第１構造体１１との間の空間１１ｓが減圧される。これにより、例えば、第１導体２１における抵抗の上昇が抑制でき、高い変換効率が得られる。
【００７０】
図７（ｆ）は、図７（ｇ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図７（ｇ）は、図７（ｆ）の矢印ＺＤからみた平面図である。図７（ｆ）及び図７（ｇ）に示す例においては、支持層２８が設けられている。支持層２８は、第１構造体１１と第１導体２１との間に設けられている。第１導体２１は、支持層２８に接する。第１導体２１は、支持層２８により支持されている。この例では、支持層２８は、第１支持部分２８ａと、第２支持部分２８ｂと、を含む。第１支持部分２８ａの上に、第１導体部２１ａが設けられる。第２支持部分２８ｂの上に、第２導体部２１ｂが設けられる。この例では、第１支持部分２８ａの上に、複数の第１導体部２１ａが設けられる。第２支持部分２８ｂの上に、複数の第２導体部２１ｂが設けられる。
【００７１】
図７（ｈ）は、図７（ｉ）のＡ３−Ａ４線断面図である。図７（ｉ）は、図７（ｈ）の矢印ＺＤからみた平面図である。図７（ｈ）及び図７（ｉ）に示す例においても、支持層２８が設けられている。例えば、支持層２８の材料は、第１構造体１１の材料と同じである。
【００７２】
このように、実施形態において、第１構造体１１及び第１導体２１に加えて、種々の要素を設けても良い。
【００７３】
（第２の実施形態）  
図８は、第２の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式的断面図である。  
図８に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１２０は、第１構造体１１と、第１導体２１と、第１熱伝導部材３１と、を含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、図８では省略されている。第１熱伝導部材３１以外については、熱電変換素子１１０と同様なので、説明を省略する。
【００７４】
第１熱伝導部材３１は、第１構造体１１と接する。第１熱伝導部材３１と第１導体２１との間に、第１構造体１１が設けられる。第１熱伝導部材３１の熱伝導率は、第１構造体１１の熱伝導率よりも高い。
【００７５】
第１熱伝導部材３１は、熱源から熱エネルギーを受け取る。第１熱伝導部材３１において、熱エネルギーは、第１熱伝導部材３１の全体に速やかに伝えられる。第１熱伝導部材３１は、熱エネルギーを第１構造体１１に伝える。第１熱伝導部材３１は、例えば、金属を含む。金属は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）及びＣｕ（銅）の少なくともいずれかを含む。第１熱伝導部材３１として熱伝導率の高い金属が用いられる。これにより、第１構造体１１の全体を高温状態にすることができる。第１構造体１１が高温状態であると、第１構造体１１が低温状態である場合よりも、第１構造体１１から生じる第１電磁波１１ｗの総エネルギーが多くなる。これにより、大きな発電電力を得ることができる。
【００７６】
第１熱伝導部材３１を設けることで、例えば、第１構造体１１から生じる第１電磁波１１ｗが第１熱伝導部材３１で反射する。これにより、エネルギー損失が抑制される。
【００７７】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式的断面図である。  
図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。  
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、本実施形態に係る別の熱電変換素子１２１においても、第１構造体１１、第１導体２１及び第１熱伝導部材３１が設けられる。この他、第１整流素子７１が設けられるが、図９（ａ）及び図９（ｂ）では省略されている。第１熱伝導部材３１以外については、熱電変換素子１１０と同じである。
【００７８】
第１熱伝導部材３１の少なくとも一部は、第１構造体１１の複数の領域（例えば領域１１ｒａ及び領域１１ｒｂなど）の間に設けられる。第１熱伝導部材３１は、第１構造体１１に接している。この場合も、第１熱伝導部材３１の熱伝導率は、第１構造体１１の熱伝導率よりも高い。第１熱伝導部材３１は、例えば、金属を含む。
【００７９】
例えば、第１熱伝導部材３１は、第１構造体１１の内部において、格子状に配置される。第１熱伝導部材３１は、ストライプ状またはハニカム状でも良い。
【００８０】
（第３の実施形態）  
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第３の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式的断面図である。  
図１０（ａ）に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１３０は、第１構造体１１と、第１導体２１と、導電部材３５と、を含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、図１０（ａ）では省略されている。導電部材３５以外については、熱電変換素子１１０と同じなので、説明を省略する。
【００８１】
導電部材３５と第１構造体１１との間に、第１導体２１が設けられている。導電部材３５は、第１電磁波１１ｗの一部を反射して、第１導体２１に入射させる。導電部材３５は、反射部として機能する。
【００８２】
例えば、第１電磁波１１ｗの一部は、第１導体２１の位置を超えて進行する。この第１電磁波１１ｗの一部が導電部材３５により反射される。反射された第１電磁波１１ｗは、第１導体２１に向けて進行する。導電部材３５を設けることで、導電部材３５と第１構造体１１との間の空間に、第１電磁波１１ｗが閉じ込められる。これにより、高い熱電変換効率が得られる。
【００８３】
導電部材３５は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）及びＡｕ（金）の少なくともいずれかを含む。
【００８４】
図１０（ｂ）に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１３１は、第１構造体１１、第１導体２１及び導電部材３５に加えて、支持体２５を含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、図１０（ｂ）では省略されている。支持体２５以外については、熱電変換素子１３０と同じなので、説明を省略する。
【００８５】
導電部材３５と第１構造体１１との間に、第１導体２１が設けられる。導電部材３５と第１導体２１との間に、支持体２５が設けられる。支持体２５により、導電部材３５及び第１導体２１が支持される。
【００８６】
支持体２５は、例えば、第１電磁波１１ｗに対して透過性である。支持体２５は、例えば、１０μｍの波長の電磁波を透過させる。支持体２５は、例えば、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＢａＦ２（フッ化バリウム）、ＫＢｒ（臭化カリウム）、Ａｓ２Ｓｅ３（セレン化ヒ素）及びＡｓ２Ｓ３（硫化ヒ素）の少なくともいずれかを含む。高い透過性が得られる。
【００８７】
熱電変換素子１３１において、例えば、支持体２５に、第１整流素子７１の少なくとも一部を設けても良い。
【００８８】
（第４の実施形態）  
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第４の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。  
図１１（ａ）は、図１１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の矢印ＺＤからみた平面図である。
【００８９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１４０は、第１構造体１１と、第２構造体１２と、第１導体２１と、を含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、これらの図では省略されている。第１構造体１１、第１導体２１及び第１整流素子７１については、熱電変換素子１１０と同じなので、説明を省略する。
【００９０】
第２構造体１２は、第１導体２１と離間している。第１構造体１１と第２構造体１２との間に、第１導体２１が設けられている。第２構造体１２は、第２電磁波１２ｗを熱放射する。第１導体２１は、第２電磁波１２ｗを受ける。第１導体２１は、第２電磁波１２ｗに応じた電気信号を生じる。すなわち、第１導体２１の第１電気信号ｓｇ１は、第２電磁波１２ｗに応じた成分を含む。
【００９１】
このように、複数の構造体から熱放射された電磁波に基づいて、第１導体２１において、電気信号が生じる。この電気信号が、第１整流素子７１において、整流され，電力として取り出される。効率を向上できる熱電変換素子が提供できる。
【００９２】
この例では、第１熱伝導部材３１がさらに設けられている。第１熱伝導部材３１は、第１構造体１１と接する第１接触部３１ａと、第２構造体１２と接する第２接触部３１ｂと、第１接触部３１ａ及び第２接触部１ｂと接する接続部３１ｃと、を含む。第１熱伝導部材３１を設けることで、構造体における熱が均一化される。構造体の温度が高くできる。これにより、大きなエネルギーが得易くなる。
【００９３】
接続部３１ｃは、第１接続領域３１ｄと、第２接続領域３１ｅと、第３接続領域３１ｆと、を含む。第２接続領域３１ｅは、第１接続領域３１ｄと、第１方向（Ｘ軸方向）において並ぶ。第３接続領域３１ｆは、第１接続領域３１ｄと第２接続領域３１ｄとの間に設けられる。第１接続領域３１ｄと第１構造体１１との間に第１接触部３１ａが設けられる。第２接続領域３１ｅと第２構造体１２との間に第２接触部３１ｂが設けられる。このような接続部３１ｃにより、第１接触部３１ａと第２接触部３１ｂとが互いに接続される。
【００９４】
この例では、基体３６がさらに設けられている。基体３６は、第１基体領域３６ａと、第２基体領域３６ｂと、第１基体領域３６ａと第２基体領域３６ｂとの間に設けられた第３基体領域３６ｃと、を含む。第１接続領域３１ｄと第１構造体１１との間に、第１基体領域３６ａが配置される。第２接続領域３１ｅと第２構造体１２との間に、第２基体領域３６ｂが配置される。第３接続領域３１ｆと第１導体２１との間に、第３基体領域３６ｃが配置される。
【００９５】
例えば、第１接触部３１ａ及び第２接触部３１ｂは、基体３６を貫通する。例えば、第１接触部３１ａ及び第２接触部３１ｂのそれぞれの熱伝導率は、第１構造体１１の熱伝導率よりも高く、第２構造体１２の熱伝導率よりも高い。第１熱伝導部材により、構造体の熱が均一に高くなる。
【００９６】
（第５の実施形態）  
図１２（ａ）〜図１２（ｆ）は、第５の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。  
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本実施形態に係る熱電変換素子１５０を例示している。図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）は、本実施形態に係る別の熱電変換素子１５１を例示している。図１２（ｅ）及び図１２（ｆ）は、本実施形態に係る熱電変換素子１５２を例示している。図１２（ａ）、図１２（ｃ）及び図１２（ｅ）は、斜視図である。図１２（ｂ）、図１２（ｄ）及び図１２（ｆ）は、断面図である。図１２（ａ）、図１２（ｃ）及び図１２（ｅ）において、図の見易さのために、一部の要素が互いに分離されて描かれている。
【００９７】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、熱電変換素子１５０は、第１構造体１１と、第１導体２１と、第１中間体４１と、を含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、これらの図では省略されている。第１構造体１１、第１導体２１及び第１整流素子７１については、熱電変換素子１１０と同じなので、説明を省略する。
【００９８】
第１中間体４１は、第１構造体１１と第１導体２１との間に設けられる。この例では、第１中間体４１は、第１構造体１１と接する。第１中間体４１は、第１電磁波１１ｗを通過させて、第１導体２１に入射させる。実施形態において、第１中間体４１の少なくとも一部は、第１構造体１１と離間しても良い。第１中間体４１は、例えば、第１導体２１と接しても良い。例えば、第１中間体４１は、第１導体２１を保持しても良い。
【００９９】
図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示すように、熱電変換素子１５１は、第１構造体１１、第１導体２１及び第１中間体４１に加えて、第２中間体４２をさらに含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、これらの図では省略されている。第１構造体１１、第１導体２１、第１中間体４１及び第１整流素子７１については、熱電変換素子１５０と同じなので、説明を省略する。
【０１００】
中間体４０は、第１中間体４１及び第２中間体４２を含む。第１中間体４１と第２中間体４２との間に、第１導体２１が設けられる。第１導体２１は、例えば、中間体４０の内部に設けられても良い。第２中間体４２は、第１中間体４１と連続的でも良い。第１整流素子７１は、これらの中間体４０の内部に設けられても良い。
【０１０１】
図１２（ｅ）及び図１２（ｆ）に示すように、熱電変換素子１５２も、第１構造体１１、第１導体２１及び第１中間体４１に加えて、第２中間体４２をさらに含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、これらの図では省略されている。この例では、中間体４０（第１中間体４１）は、第１構造体１１と離間している。すなわち、第１中間体４１と第１構造体１１との間に間隙４０ｇが設けられている、これ以外は、熱電変換素子１５１と同じなので、説明を省略する。
【０１０２】
熱電変換素子１５０、１５１及び１５２においても、効率を向上できる熱電変換素子が提供できる。
【０１０３】
第１中間体４１及び第２中間体４２の少なくともいずれは、例えば、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化バリウム、臭化カリウム、セレン化ヒ素、及び、硫化ヒ素の少なくとも１つを含む。例えば、第１電磁波１１ｗに対して、高い透過率が得られる。
【０１０４】
例えば、第１中間体４１及び第２中間体４２のそれぞれの第１電磁波１１ｗに対する屈折率は、１（真空の屈折率）よりも高い。例えば、第１中間体４１及び第２中間体４２は、金属ではない。
【０１０５】
以下、第１中間体４１及び第２中間体４２を含む中間体４０が設けられる場合の特性の例について説明する。  
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。  
図１３（ａ）は、熱電変換素子の特性に関するシミュレーションのモデルを示している。図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）は、シミュレーション結果を例示している。
【０１０６】
図１３（ａ）に示すように、シミュレーションのモデルは、上記の熱電変換素子１５１に対応する。すなわち、第１導体２１（第１導体部２１ａ及び第２導体部２１ｂ）、第１構造体１１、及び、中間体４０（第１中間体４１及び第２中間体４２）が設けられている。第１中間体４１は、第１構造体１１と接する。第１構造体１１の表面のＺ軸方向における位置が、０とされる。第１導体２１と第１構造体１１との間の距離が、距離ｚ１とされる。シミュレーションにおいては、距離ｚ１、周波数ｆ１、及び、中間体４０の屈折率を変えて、エネルギー密度が計算される。周波数ｆ１は、第１電磁波１１ｗの周波数（すなわち、第１電気信号ｓｇ１の周波数）に対応する。シミュレーションに関する数式については、後述する。シミュレーションにおいて、第１構造体１１の材料はＳｉＣである。
【０１０７】
図１３（ｂ）、図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）のそれぞれにおいて、距離ｚ１は、１０００μｍ、１μｍ及び０．１μｍである。
【０１０８】
図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）において、横軸は、周波数ｆ１であり、縦軸は、エネルギー密度ＥＤである。図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）に示すように、中間体４０（第１中間体４１及び第２中間体４２）の屈折率が高いと、距離ｚ１の位置の第１導体２１における第１電磁波１１ｗのエネルギー密度ＥＤが高い。
【０１０９】
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。  
図１４（ａ）は、熱電変換素子の特性に関するシミュレーションのモデルを示している。図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）は、シミュレーション結果を例示している。
【０１１０】
図１４（ａ）に示すように、シミュレーションのモデルは、上記の熱電変換素子１５２に対応する。すなわち、第１導体２１（第１導体部２１ａ及び第２導体部２１ｂ）、第１構造体１１、及び、中間体４０（第１中間体４１及び第２中間体４２）が設けられている。第１中間体４１と第１構造体１１との間に、間隙４０ｇが設けられている。間隙４０ｇのＺ軸方向の距離は、１００ｎｍである。第１中間体４１の第１構造体１１の側の表面のＺ軸方向における位置が、０とされる。第１中間体４１の厚さ（Ｚ軸方向における厚さ）が、距離ｚ１とされる。シミュレーションにおいては、距離ｚ１、周波数ｆ１、及び、中間体４０の屈折率を変えて、エネルギー密度が計算される。周波数ｆ１は、第１電磁波１１ｗの周波数（すなわち、第１電気信号ｓｇ１の周波数）に対応する。シミュレーションに関する数式については、後述する。シミュレーションにおいて、第１構造体１１の材料はＳｉＣである。第２中間体４２の材料は、第１中間体４１の材料と同じである。
【０１１１】
図１４（ｂ）、図１４（ｃ）及び図１４（ｄ）のそれぞれにおいて、距離ｚ１は、１０００μｍ、１μｍ及び０．１μｍである。
【０１１２】
図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）において、横軸は、周波数ｆ１であり、縦軸は、エネルギー密度ＥＤである。図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）に示すように、間隙４０ｇが設けられた場合においても、中間体４０（第１中間体４１及び第２中間体４２）の屈折率が高いと、距離ｚ１の位置の第１導体２１における第１電磁波１１ｗのエネルギー密度ＥＤが高い。
【０１１３】
実施形態において、第１中間体４１及び第２中間体４２の少なくともいずれは、上記のように、例えば、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化バリウム、臭化カリウム、セレン化ヒ素、及び、硫化ヒ素の少なくとも１つを含む。これらの材料の電磁波に対する屈折率は、比較的高い。これらの材料の電磁波に対する屈折率は、１よりも高い。セレン化亜鉛の屈折率は、例えば、２．４であり。硫化亜鉛の屈折率は、例えば、２．２である。フッ化バリウムの屈折率は、例えば、１．４である。臭化カリウムの屈折率は、例えば、１．５である。セレン化ヒ素の屈折率は、例えば、約２．９である。硫化ヒ素の屈折率は、例えば、約２．９である。第１中間体４１及び第２中間体４２の少なくともいずれかの、電磁波に対する屈折率は、例えば１．３以上３．０以下である。これにより、高いエネルギー密度ＥＤが得られる。これにより、熱電変換効率が向上できる。
【０１１４】
図１５は、第５の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式図である。  
図１５に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１５３は、第１構造体１１、第１導体２１及び第１中間体４１を含む。この例では、第２中間体４２がさらに設けられている。この他、第１整流素子７１が設けられるが、図１５では、省略されている。第１構造体１１、第１導体２１、第１中間体４１、第２中間体４２及び第１整流素子７１については、熱電変換素子１５１または１５２と同じなので、説明を省略する。
【０１１５】
熱電変換素子１５３においては、第１中間体４１の一部は、第１構造体１１と接している。そして、第１中間体４１の別の一部は、第１構造体１１と離間する。熱電変換素子１５３においても、効率を向上できる熱電変換素子が提供できる。
【０１１６】
このように、実施形態において、第１中間体４１の少なくとも一部は、第１構造体１１と接しても良い。第１中間体４１の少なくとも一部は、第１構造体１１と離間しても良い。
【０１１７】
熱電変換素子１５３においては、熱電変換素子１５１に比べて、第１構造体１１から中間体４０へ熱エネルギーが流れ難い。これにより、第１構造体１１から熱エネルギーが逃げ難い。第１構造体１１のエネルギーを減らさずに、第１導体２１により発電できる。熱電変換素子１５３においては、作製が容易である。例えば、中間体４０の表面に凹凸を設けけた後に、中間体４０を第１構造体１１と組み合わせる。熱電変換素子１５３の作製は、容易である。
【０１１８】
（第６の実施形態）  
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第６の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。  
図１６（ａ）は、本実施形態に係る熱電変換素子１６０を示す斜視図である。図１６（ｂ）は、断面図である。図１６（ａ）において、図の見易さのために、一部の要素が互いに分離されて描かれている。
【０１１９】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、熱電変換素子１６０は、第１構造体１１、第１導体２１及び第１整流素子７１に加えて、第２構造体１２と、第２導体２２と、第２整流素子７２と、をさらに含む。第１構造体１１、第１導体２１及び第１整流素子７１については、熱電変換素子１１０と同様なので説明を省略する。
【０１２０】
第２構造体１２は、第１導体２１と離間する。第１構造体１１と第２構造体１２との間に、第１導体２１が設けられる。
【０１２１】
第２構造体１２は、第２電磁波１２ｗを熱放射する。第１導体２１の第１電気信号ｓｇ１は、第２電磁波１２ｗに応じた成分を含む。
【０１２２】
第２導体２２は、第２構造体１２と離間する。第２導体２２は、第２電磁波１２ｗを受け、第２電気信号を生じる。第２電気信号は、第２電磁波１２ｗに応じている。例えば、第２電磁波１２ｗが変化すると、第２電気信号は、変化する。例えば、第２構造体１２の温度が変化すると第２電磁波１２ｗの光エネルギー量が増え、第２電気信号の強度が増える。
【０１２３】
第２導体２２は、例えば、アンテナである。第２導体２２は、第３導体部２２ａと、第４導体部２２ｂと、を含む。第２導体２２は、第１構造体１１の第１面１１ａに沿って延びる。第２導体２２は、第１構造体１１の第１面１１ａに沿って広がる。
【０１２４】
第２整流素子７２は、第２導体２２と電気的に接続される。第２整流素子７２は、第２電気信号を整流する。
【０１２５】
第１方向（第１構造体１１から第１導体２１に向かうＺ軸方向）に沿った第１導体２１の位置は、第１方向に沿った第２導体２２の位置と、第１方向に沿った第１構造体１１の位置と、の間にある。第１方向に沿った第２構造体１２の位置は、第１方向に沿った第２導体２１の位置と、第１方向に沿った第１導体２１の位置と、の間にある。例えば、第１導体２１の少なくとも一部は、第２導体２２の少なくとも一部と、第１構造体１１と、の間にある。第２構造体１２の少なくとも一部は、第２導体２２の少なくとも一部と、第１導体２１の少なくとも一部と、の間にある。
【０１２６】
この例では、中間体４０（第１中間体４１及び第２中間体４２）が設けられている。第１導体２１は、第２中間体４２と第１構造体１１との間に設けられる。第１中間体４１は、第１導体２１と第１構造体１１との間に設けられる。
【０１２７】
この例では、中間体４０ａ（第３中間体４３及び第４中間体４４）がさらに設けられている。第２導体２２は、第４中間体４２と第１構造体１１との間に設けられる。第３中間体４３は、第２導体２２と第１構造体１１との間に設けられる。第２構造体１２は、第３中間体４３と第１構造体１１との間に設けられる。第２中間体４２は、第２構造体１２と第１導体２１との間に設けられる。
【０１２８】
この例では、第３構造体１３がさらに設けられている。第３構造体１３と第２構造体１２との間に、第２導体２２が設けられる。第３構造体１３から第３電磁波１３ｗが放出される。第３電磁波１３ｗは、例えば、第２導体２２に入射する。第３電磁波１３ｗが、第１導体２１に入射しても良い。
【０１２９】
第２構造体１２及び第３構造体１３には、第１構造体１１の構成及び材料が適用される。第２導体２２には、第１導体２１と同様な構成及び材料が適用される。第３中間体４３及び第４中間体４４には、第１中間体４１及び第２中間体４２の構成及び材料が適用される。
【０１３０】
この例では、第１中間体４１は、第１構造体１１と接している。第１導体２１は、第１中間体４１と接している。第２中間体４２は、第１導体２１と接している。第２構造体１２は、第２中間体４２と接している。第３中間体４３は、第２構造体１２と接している。第２導体２２は、第３中間体４３と接している。第４中間体４４は、第２導体２２と接している。第３構造体１３は、第４中間体４４と接している。これらの各要素の間の一部が互いに離間しても良い。
【０１３１】
第１導体２１は、例えば、第１構造体１１及び第２構造体１２のそれぞれからの電磁波と相互作用して発電する。例えば、第２導体２２は、第２構造体１２及び第３構造体１３のそれぞれからの電磁波と相互作用して発電する。
【０１３２】
熱電変換素子１６０においては、熱放出される電磁波の表面積が大きい。エネルギー総量を上げることができる。
【０１３３】
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。  
図１７（ａ）は、熱電変換素子の特性に関するシミュレーションのモデルを示している。図１７（ｂ）〜図１７（ｄ）は、シミュレーション結果を例示している。
【０１３４】
図１７（ａ）に示すように、シミュレーションのモデルは、上記の熱電変換素子１１０に対応する。すなわち、第１導体２１（第１導体部２１ａ及び第２導体部２１ｂ）、及び、第１構造体１１が設けられている。第１構造体１１の側の表面のＺ軸方向における位置が、０とされる。第１導体２１と第１構造体１１との間の厚さ（Ｚ軸方向における厚さ）が、距離ｚ１とされる。第１構造体１１の厚さを、厚さＬとする。シミュレーションにおいては、厚さＬ、距離ｚ１及び周波数ｆ１を変えて、エネルギー密度が計算される。第１構造体１１は、面１１ｂを有している。面１１ｂは、第１面１１ａとは反対の面である。
【０１３５】
シミュレーションにおいては、第１〜第３条件Ｂ１〜Ｂ３が用いられる。第１条件Ｂ１においては、厚さＬが十分に厚く、第１構造体１１の厚さは考慮されない。第２条件Ｂ２及び第３条件Ｂ３においては、厚さＬが有限であり、厚さＬが変更される。第２条件Ｂ２においては、第１構造体１１の内部における光学干渉（電磁波の干渉）の影響が考慮される。例えば、第２条件Ｂ２においては、第１構造体１１の面１１ｂにおける第１電磁波１１ｗの反射が考慮される。第３条件Ｂ３においては、第１構造体１１から第１導体２１に向かう方向に放射された光のみが考慮される。第３条件Ｂ３においては、第１構造体１１の面１１ｂにおける第１電磁波１１ｗの反射が考慮されない。これらの図において、距離ｚ１は、１μｍである。
【０１３６】
図１７（ａ）の横軸は、第１構造体１１の厚さＬである。縦軸は、総エネルギー密度ＴＥＤである。図１７（ｂ）は、第２条件Ｂ２に対応する。図１７（ｄ）は、第３条件Ｂ３に対応する。図１７（ｃ）及び図１７（ｄ）において、横軸は、周波数ｆ１である。縦軸は、エネルギー密度ＥＤである。
【０１３７】
図１７（ｂ）から分かるように、第２条件Ｂ２において、厚さＬが２００μｍ以上のときの総エネルギー密度ＴＥＤは、第１条件Ｂ１の総エネルギー密度ＴＥＤの９０％以上となる。第２条件Ｂ２の総エネルギー密度ＴＥＤは、第３条件Ｂ３の総エネルギー密度ＴＥＤよりも高い。その差は、厚さＬが薄いと大きい。
【０１３８】
図１７（ｃ）及び図１７（ｄ）に示すように、エネルギー密度ＥＤは、特定の周波数ｆ１でピークを持つ。この例においては、この特定の周波数は、約２８ＴＨｚである。第２条件Ｂ２におけるエネルギー密度ＥＤのピーク値は、第３条件Ｂ３におけるエネルギー密度ＥＤのスペクトルのピーク値と実質的に同じである。一方、第１周波数ｆ１が、２８ＴＨｚから大きく異なる場合においては、厚さＬが薄いときに（例えば、厚さＬが１０μｍ及び１００μｍのときに）、第２条件Ｂ２におけるエネルギー密度ＥＤの値は、第３条件Ｂ３におけるエネルギー密度ＥＤの値よりも大きい。
【０１３９】
図１７（ｂ）に例示した、第２条件Ｂ２と第３条件Ｂ３との間の、総エネルギー密度ＴＥＤの差は、ピーク（約２８ＴＨｚ）から離れた第１周波数ｆ１の第１電磁波１１ｗの影響が大きいと考えられる。このため、ピーク（約２８ＴＨｚ）の近傍のエネルギーを考慮する場合は、厚さＬが約１０μｍ程度の場合にも、厚さＬが１００μｍまたは１０００μｍの場合と同等のエネルギー密度ＥＤが得られる。
【０１４０】
図１７（ｂ）〜図１７（ｄ）に例示した特性から、第１〜第３構造体１１〜１３をＺ軸方向に並べることで、より少ない面積で、多くの熱放射エネルギーを得ることができることが分かる。
【０１４１】
例えば、第１７（ｂ）に例示した特性から、第１〜第３構造体１１〜１３のそれぞれの厚さＬは、５０μｍ以上８００μｍ以下のときに、十分に高いエネルギー密度が得られることが分かる。厚さＬは、例えば、２００μｍ以下でも良い。厚さＬは、１５０μｍ以下でも良い。厚さＬは、１１０μｍ以下でも良い。
【０１４２】
複数の構造体を積層する場合において、厚さＬを薄くすることで、全体の厚さが薄くできる。実用的で薄く実効面積が広い熱電変換素子により、大きな電力が得られる。
【０１４３】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第６の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式図である。  
図１８（ａ）は、本実施形態に係る熱電変換素子１６１を示す断面図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
【０１４４】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、熱電変換素子１６１は、第１構造体１１、第１導体２１及び第１整流素子７１に加え、第２構造体１２及び第１熱伝導部材３１を含む。第１構造体１１、第１導体２１及び第１整流素子７１については、熱電変換素子１１０と同様なので、説明を省略する。
【０１４５】
第２構造体１２は、第１導体２１と離間している。第１構造体１１と第２構造体１２との間に第１導体２１が設けられる。この例では、第１構造体１１と第１導体２１との間に第１中間体４１が設けられている。第２構造体１２と第１導体２１との間に、第２中間体４２が設けられている。
【０１４６】
この場合も、第２構造体１２は、第２電磁波１２ｗを熱放射する。第１導体２１の第１電気信号ｓｇ１は、第２電磁波１２ｗに応じた成分を含む。
【０１４７】
第１熱伝導部材３１は、第１構造体１１及び第２構造体１２と接する。例えば、第１熱伝導部材３１の熱伝導率は、第１構造体１１の熱伝導率よりも高く、第２構造体１２の熱伝導率よりも高い。第１熱伝導部材３１は、Ｚ軸方向に延びる。
【０１４８】
この例では、第２熱伝導部材３２がさらに設けられる。第２熱伝導部材３２は、第１構造体１１及び第２構造体１２と接する。例えば、第２熱伝導部材３２の熱伝導率は、第１構造体１１の熱伝導率よりも高く、第２構造体１２の熱伝導率よりも高い。第２熱伝導部材３２は、Ｚ軸方向に延びる。例えば、第１熱伝導部材３１と第２熱伝導部材３２との間に、第１導体２１が設けられる。
【０１４９】
第１熱伝導部材３１及び第２熱伝導部材３２は、例えば、柱状（例えば円柱状）である。第１熱伝導部材３１及び第２熱伝導部材３２は、金属（例えばＡｌ及びＣｕの少なくともいずれかを含む）を含む。熱伝導部材として熱伝導率の高い金属を用いることで、第１構造体１１及び第２構造体１２の全体を高温状態に保つことができる。構造体が高温状態にあると、低温状態の場合よりも、熱放射光の総エネルギーが大きくなる。熱電変換素子の発電電力が増加する。
【０１５０】
（第７の実施形態）  
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、第７の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式図である。  
図１９（ａ）は、本実施形態に係る熱電変換素子１７０を示す斜視図である。図１９（ｂ）は、断面図である。図１９（ａ）において、図の見易さのために、一部の要素が互いに分離されて描かれている。
【０１５１】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１７０は、第１構造体１１と、第１導体２１と、導電部材３５と、第１中間体４１と、を含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、これらの図では省略されている。熱電変換素子１７０においては、第１中間体４１以外については、熱電変換素子１３０と同じなので、説明を省略する。
【０１５２】
第１中間体４１は、第１導体２１と第１構造体１１との間に設けられる。この例では、第１中間体４１と第１構造体１１との間に、間隙４０ｇが設けられている。間隙４０ｇは、気体が存在しても良く、減圧されていても良い。本実施形態において、第１中間体４１は、第１構造体１１と接しても良い。
【０１５３】
第１中間体４１と第１構造体１１との間の距離は、例えば、１００ｎｍ以下である。これにより、第１中間体４１における第１電磁波１１ｗのエネルギー密度を高くすることができる。
【０１５４】
導電部材３５は、第１導体２１と離間している。導電部材３５と第１導体２１との間に、間隙３５ｇが設けられる。
【０１５５】
第１導体２１は、第１中間体４１と接している。第１電磁波１１ｗにおいて、第１中間体４１の屈折率と間隙３５ｇの屈折率とにより、臨界角が決まる。第１電磁波１１ｗの一部の成分は、この臨界角よりも小さい角度で、第１中間体４１と間隙３５ｇと界面に入射する。第１導体２１が第１中間体４１と離間している場合は、第１導体２１は、この成分とだけ、相互作用する。これに対して、第１導体２１が第１中間体４１と接している場合は、第１導体２１は、臨界角よりも大きい角度の成分と、第１中間体４１と間隙３５ｇとの間の界面において、相互作用が可能となる。
【０１５６】
第１中間体４１の厚さが薄いと、第１導体２１を介して、多くの第１電磁波１１ｗのエネルギーが得られる。例えば、２００℃以上の高温で使用され、第１導体２１の抵抗が過度に上昇する場合においては、第１中間体４１の厚さは厚くしても良い。第１中間体４１の厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、例えば、約１ｍｍである。
【０１５７】
例えば、第１中間体４１の熱伝導率が低く、第１中間体４１が厚い場合、第１中間体４１内において、温度に分布が生じる。例えば、第１中間体４１は、第１構造体１１と対向する面と、第１導体２１と対向する面と、を有する。例えば、第１導体２１と対向する面の温度は、第１構造体１１と対向する面の温度よりも低い。第１中間体４１の屈折率を高くすることで、高いエネルギー密度を得ることができる。第１中間体４１の屈折率を高くすることで、近接場光の一部を伝搬光に変換することができる。
【０１５８】
熱電変換素子１７０において、第１中間体４１が薄い場合は、近接場光を第１導体２１で直接受けて発電することが可能である。さらに、熱電変換素子１８０において、第１中間体４１が厚い場合は、温度の影響を抑制しつつ、第１中間体４１によって近接場光が伝搬光に変換された第１電磁波１１ｗを第１導体２１で受けて、発電することが可能である。
【０１５９】
図２０は、第７の実施形態に係る別の熱電変換素子を例示する模式的断面図である。  
図２０に示すように、本実施形態に係る別の熱電変換素子１７１は、第１構造体１１、第１導体２１、導電部材３５及び第１中間体４１に加えて、支持体２５を含む。この他、第１整流素子７１が設けられるが、これらの図では省略されている。熱電変換素子１７１においては、第１中間体４１及び支持体２５以外については、熱電変換素子１３０と同じなので、説明を省略する。
【０１６０】
第１構造体１１と導電部材３５との間に第１導体２１が設けられる。第１導体２１と導電部材３５との間に支持体２５が設けられる。第１導体２１と第１構造体１１との間に第１中間体４１が設けられる。第１導体２１は、支持体２５に接している。導電部材３５は、支持体２５に接している。この例では、第１中間体４１と第１構造体１１との間に間隙４０ｇが設けられている。第１中間体４１と第１導体２１との間に、間隙３５ｇが設けられている。
【０１６１】
実施形態において、第１構造体１１と第１中間体４１との間の距離は、例えば、第１電磁波１１ｗの波長以下でも良い。これにより、例えば、第１中間体４１における第１電磁波１１ｗのエネルギー密度を高くすることができる。
【０１６２】
第１中間体４１は、第１導体２１の側の第２面４１ｆを有している。第２面４１ｆは、凹凸４１ｄｐを有している。凹凸４１ｄｐは、第２面４１ｆに入射した電磁波の進行方向を変える。凹凸４１ｄｐの大きさが入射した電磁波の波長よりも十分大きい場合、屈折により、電磁波の進行方向が変わる。進行方向は、凹凸部４１ｄｐの凸部４１ｐの屈折率により変化する。凹凸４１ｄｐの大きさが入射した電磁波の波長と同程度または入射した電磁波の波長よりも小さい場合、回折及び散乱の少なくともいずれかにより電磁波の進行方向が変わり易い。
実施形態において、凹凸４１ｄｐの深さは、例えば、第１電磁波１１ｗのピーク波長の０．００１以上１０００倍以下である。上記のピーク波長において、第１電磁波１１ｗの強度は最高となる。例えば、ピーク波長は、約１０μｍである。このとき、凹凸４１ｄｐの深さは、例えば、約１０ｎｍ以上１０ｍｍ以下である。
【０１６３】
第１中間体４１の第２面４１ｆに凹凸４１ｄｐを設けることで、第１電磁波１１ｗの進行方向を変化させて、第１電磁波１１ｗを効率的に間隙３５ｇに出射させることができる。
【０１６４】
凹凸４１ｄｐは、複数の凸部４１ｐを含む。複数の凸部４１ｐの１つは、例えば、ピラミッド状の四角錐である。複数の凸部４１ｐは、例えば格子状に並ぶ。凹凸４１ｄｐは、マイクロレンズアレイ構造を有しても良い。
【０１６５】
支持体２５に、第１整流素子７１を設けてもよい。導電部材３５は、例えば、第１導体２１を通過して第１電磁波１１ｗを反射して、第１導体２１に入射させても良い。
【０１６６】
以下、第１中間体４１が凹凸４１ｄｐを有する場合の特性の例について説明する。  
図２１（ａ）及び図２１（ｂ）は、熱電変換素子の特性を例示する模式図である。  
図２１（ａ）は、熱電変換素子の特性に関するシミュレーションのモデルを示している。図２１（ｂ）は、シミュレーション結果を例示している。
【０１６７】
図２１（ａ）に示すように、シミュレーションのモデルにおいて、第１構造体１１、及び、第１中間体４１が設けられている。第１モデルＳＰ１においては、第１中間体４１の第２面４１ｆに、凹凸４１ｄｐが設けられている。第２モデルＳＰ２においては、第１中間体４１の第２面４１ｆは、平坦であり、凹凸４１ｄｐが設けられていない。凹凸４１ｄｐは、複数の凸部４１ｐを有する。複数の凸部４１ｐのそれぞれは、ピラミッド状の四角錐である。
【０１６８】
シミュレーションモデルにおいては、第１中間体４１の第１構造体１１と対向する面の近傍に電磁波源４０ｓが設けられる。電磁波源４０ｓは、第１導体２１に向かう方向に、半球状に等方的に電磁波を放射する。シミュレーションモデルにおいて、電磁波検出器２９ｄが設けられる。第２面４１ｆは、電磁波検出器２９ｄに対向する。
【０１６９】
シミュレーションにおいて、第１構造体１１の厚さＬは５００μｍである。間隙４０ｇの厚さは、１００ｎｍである。第１中間体４１の屈折率は、２．０である。第１中間体の厚さ（凹凸４１ｄｐを除く部分の厚さ）は、０．７ｍｍである。凹凸４１ｄｐの凸部４１ｐの屈折率は２．０である。凸部４１ｐの１つの四角錐の底面の１つの辺の長さは０．５０ｍｍであり、別の辺の長さは０．５０ｍｍである。凸部４１ｐの高さは、０．２５ｍｍである。第１構造体１１及び第１中間体４１のそれぞれの面の形状は、１０ｍｍ×１０ｍｍの長方形である。シミュレーションにおいて、第１構造体１１の領域及び間隙４０ｇの領域においては、光学干渉計算（電磁波干渉計算）が行われる。
【０１７０】
図２１（ｂ）には、第１モデルＳＰ１（凹凸４１ｄｐ有り）と、第２モデルＳＰ２（凹凸４１ｄｐ無し）のそれぞれの特性が示されている。図２１（ｂ）において、横軸は、第１電磁波１１ｗの波長λである。縦軸は、第１電磁波１１ｗの取り出し効率ＥＦＦ１である。
【０１７１】
図２１（ｂ）に示すように、波長λが約９μｍよりも長い領域において、第１モデルＳＰ１における取り出し効率ＥＦＦ１は、第２モデルＳＰ２における取り出し効率ＥＦＦ２よりも非常に高くなる。凹凸４１ｄｐを設けることで、多くの第１電磁波１１ｗが、第１導体２１に入射できる。第１導体２１において、多くの第１電磁波１１ｗと相互作用が生じる。発電量を増やすことができる。
【０１７２】
（第８の実施形態）  
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、第８の実施形態に係る熱電変換素子を例示する模式的断面図である。  
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る熱電変換素子１８０及び１８１は、第１構造体１１、第１導体２１及び第１整流素子７１に加えて、第２導体２２を含む。さらに、中間体４０（第１中間体４１、第２中間体４２及び第３中間体４３）が設けられている。熱電変換素子１８０及び１８１においては、第２導体２２、第２整流素子７２及び中間体４０以外については、熱電変換素子１１０と同じなので、説明を省略する。
【０１７３】
第２導体２２は、第１構造体１１と離間し、前記第１電磁波を受け第２電気信号を生じる。この例では、第２導体２２は、第３導体部２２ａと、第４導体部２２ｂと、を含む。第２導体２２は、第１構造体１１の第１面１１ａに沿って延びる。第２導体２２は、第１構造体１１の第１面１１ａに沿って広がる。
【０１７４】
第２整流素子７２は、第２導体２２と電気的に接続される。第２整流素子７２は、第２電気信号を整流する。
【０１７５】
第１方向（第１構造体１１から第１導体２１に向かうＺ軸方向）に沿った第１導体２１の位置は、第１方向に沿った第２導体２２の位置と、第１方向に沿った第１構造体１１の位置と、の間にある。例えば、第２導体２２の少なくとも一部と、第１構造体１１と、の間に、第１導体２１の少なくとも一部が設けられる。
【０１７６】
例えば、複数の第１導体２１（第１群）が設けられ、複数の第２導体２２（第２群）が設けられる。例えば、第２群は、第１群と重ならない領域に設けられる。第２群には、第１群と相互作用しなかった第１電磁波１１ｗが入射する。この第１電磁波１１ｗと第２群は、と相互作用する。第１電磁波１１ｗから、効率良くから発電を行う。
【０１７７】
熱電変換素子１８０においては、第２導体２２の構成及び材料は、第１導体２１の構成及び材料と同じである。熱電変換素子１８１においては、例えば、第２導体２２の構成は、第１導体２１の構成とは異なる。熱電変換素子１８１においては、例えば、第２導体２２の大きさは、第１導体２１の大きさとは異なる。さらに、例えば、第２導体２２の向き（例えば、第３導体部２２ａから第４導体部２２ｂに向かう方向）は、第１導体２１の向き（例えば、第１導体部２１ａから第２導体部２１ｂに向かう方向）とは異なっても良い。例えば、第３導体部２２ａから第４導体部２２ｂに向かう方向は、第１導体部２１ａから第２導体部２１ｂに向かう方向と交差する。例えば、前者の方向と、後者の方向と、の間の角度は、例えば、８０度以上１００度以下（例えば、約９０度）でも良い。前者の方向は、例えば、Ｙ軸方向に沿い、後者の方向は、Ｘ軸方向に沿っても良い。例えば、第１導体２１と第２導体２２とにおいて、大きさ及び向きの少なくともいずれかが異なる。これらの導体は、例えば、異なる波長及び異なる偏光の少なくともいずれかを有する電磁波と、相互作用しやすくなる。複数の導体が、異なる波長の電磁波と相互作用することで、例えば、第１電磁波１１ｗから効率的に発電できる。第１導体２１は、例えば、第１電磁波１１ｗに含まれる近接場光と相互作用して発電する。第２導体２２は、例えば、第１電磁波１１ｗに含まれる伝搬光と相互作用して発電する。
【０１７８】
（第９の実施形態）  
本実施形態は、発電システムに係る。  
図２３（ａ）〜図２３（ｃ）は、第９の実施形態に係る発電システムを例示する模式図である。  
図２３（ａ）に示すように、本実施形態に係る発電システム３１０は、上記の実施形態に係る熱電変換素子のいずれかまたはその変形を含む。この例では、熱電変換素子１１０が用いられる例が図示されている。熱電変換素子１１０で得られた電力（電気エネルギー）が、電子機器５１０に供給される。
【０１７９】
図２３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る発電システム３１１は、熱電変換素子（例えば、熱電変換素子１１０）と、蓄電部２１０と、を含む。蓄電部２１０は、第１整流素子７１から出力される電力を蓄える。蓄電部と、第１整流素子７１から出力される電力は、例えば、第１端子７８ａ及び第２端子７８ｂから出力される。蓄電部２１０に蓄えられた電力（電気エネルギー）が、電子機器５１０に供給される。
【０１８０】
図２３（ｃ）に示すように、本実施形態に係る発電システム３１２は、熱電変換素子（例えば、熱電変換素子１１０）及び蓄電部２１０に加え、送信部２１１をさらに含む。送信部２１１は、第１整流素子７１から出力される電力を送信する。例えば、電力が蓄電部２１０に蓄えられる場合、送信部２１１は、電力が蓄電部２１０に蓄えられた電力を送信する。送信は、有線及び無線のいずれかの任意の方法で行われる。送信された電力（電気エネルギー）が、電子機器５１０に供給される。
【０１８１】
本実施形態において、上記の実施形態に係る熱電変換素子のいずれかまたはその変形の熱電変換素子が用いられる。電子機器５１０は、例えば、パーソナルコンピュータ、モバイルパーソナルコンピュータ、携帯電話（スマートフォンを含む）、ラジオ及び時計の少なくともいずれかを含む。電子機器５１０は、センサでも良い。電子機器５１０は、例えば、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）に用いられる。熱電変換素子は、電子機器５１０の独立電源となる。
【０１８２】
上記の実施形態による熱電変換素子においては、熱放射体（第１構造体１１）の温度に応じた熱放射電磁波（第１電磁波１１ｗ）をエネルギー源として発電が行われる。実施形態において、１種類の熱源が設けられれば良い。一方、参考例として、ゼーベック効果を用いた熱電変換素子がある。この場合には、温度差発電が行われ、高温熱源及び低温熱源が設けられる。実施形態においては、１種類の熱源で発電が可能である。便利な発電が行われる。
【０１８３】
図２４（ａ）〜図２４（ｇ）は、実施形態に係る熱電変換素子及び発電システムの利用状態を例示する模式図である。  
図２４（ａ）に示すように、家、工場、または、発電所などで生じる排熱を、熱源として用いても良い。この場合、排気ダクトまたは建物の壁に、熱電変換素子１１０を設置される。これにより、排熱から電力を得ることができる。
【０１８４】
図２４（ｂ）に示すように、地熱を熱源として用いても良い。熱電変換素子１１０は、例えば、熱源（地面６１０）に埋め込まれる。
【０１８５】
図２４（ｃ）に示すように、例えば、液体６１１（温泉などの温水）を熱源として用いても良い。
【０１８６】
図２４（ｄ）に示すように、太陽光を熱源として用いても良い。太陽熱により、建物や地面などが加熱される。この熱が熱源として用いられる。
【０１８７】
図２４（ｅ）に示すように、下水道の配管６１２を熱源として用いても良い。
【０１８８】
図２４（ｆ）に示すように、例えば、自動車の排熱を熱源として用いても良い。エンジンで燃焼されて得られたエネルギーの７０％程度は、熱となり、利用されない。この熱を熱源として用いて電力を得ることができる。
【０１８９】
図２４（ｇ）に示すように、例えば、人体を熱源として用いても良い。熱電変換素子１１０は、例えば、人体に直接貼り付けられる。
【０１９０】
上記の各種の利用状態において、得られた電力は、有線または無線の方法により、取り出されても良い。
【０１９１】
以下、上記で説明したシミュレーションに関する数式について説明する。  
まず、図４（ａ）〜図４（ｅ）に関して説明したエネルギー密度ＥＤのシミュレーションについて説明する。  
第１構造体１１中の荷電粒子（電子）は、熱エネルギーによってランダムに振動している。その結果、電子の振動に伴い電磁界（第１電磁波１１ｗ）が発生する。発生した電磁界のエネルギー密度＜ｕ（ｚ，ω，Ｔ））＞は、以下の式（１）で表される。
【数１】
2017098399.tif 000003
【０１９２】
上記の式（１）において、ε２は、第１構造体１１の比誘電率である。上記の式（１）において、以下の式（２）〜（６）の定義が適用される。
【数２】
2017098399.tif 000004
【数３】
2017098399.tif 000005
【数４】
2017098399.tif 000006
【数５】
2017098399.tif 000007
【数６】
2017098399.tif 000008
【０１９３】
上記において、ｚは、第１構造体１１の表面からの距離である。ωは、第１構造体１１における角周波数である。Ｔは、第１構造体１１の温度である。ｈＤは、プランク定数／２πである。πは円周率であり、計算においては、近似値が用いられる。ｃは、光速である。ｋＢは、ボルツマン定数である。Ｉｍ［Χ］は、Χの虚部である。
【０１９４】
ＳｉＣの比誘電率ε（ω）は、ローレンツモデルにより、以下の式（７）で表される。
【数７】
2017098399.tif 000009
【０１９５】
上記において、ε∞は、６．７である。ωＬは、１８２．７×１０１２ｒａｄ／sである。ωＴは、１４９．５×１０１２ｒａｄ／sである。γは、０．９×１０１２ｒａｄ／sである。
【０１９６】
上記の式（１）により、エネルギー密度＜ｕ（ｚ，ω，Ｔ））＞が得られる。得られたエネルギー密度＜ｕ（ｚ，ω，Ｔ））＞は、例えば、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に関して説明したエネルギー密度ＥＤに対応する。
【０１９７】
総エネルギー密度＜Ｕ（ｚ，Ｔ）＞は、以下の式（８）で表されるように、エネルギー密度＜ｕ（ｚ，ω，Ｔ））＞を角周波数で積分した値である。
【数８】
2017098399.tif 000010
【０１９８】
総エネルギー密度＜Ｕ（ｚ，Ｔ）＞は、例えば、図４（ｅ）に関して説明した総エネルギー密度ＴＥＤに対応する。
【０１９９】
以下、図５（ａ）〜図５（ｅ）に関して説明したエネルギー流ＥＦのシミュレーションについて説明する。  
図５（ａ）について説明したシミュレーションのモデルにおいて、Ｚ軸方向に流れる第１電磁波１１ｗのエネルギー流（ポインティングベクトル）＜Ｓｚ（ｚ，ω，Ｔ）＞は、以下の式（９）により表される。
【数９】
2017098399.tif 000011
【０２００】
上記の式（９）で表される値が、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に関して説明したＺ軸方向に沿って流れるエネルギー流Ｓｚに対応する。
【０２０１】
一方、観測領域面２９の２つの面から、観測領域面２９に流れ込む第１電磁波１１ｗのエネルギー流の大きさの合計＜｜Ｓｙ（ｚ，ω，Ｔ））｜＞は、以下の式（１０）で表される。
【数１０】
2017098399.tif 000012
【０２０２】
上記の式（１０）で表される値が、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に関して説明したＹ軸方向に沿って流れるエネルギー流Ｓｙに対応する。
【０２０３】
ｘ軸方向のエネルギー流の大きさ＜｜Ｓｘ（ｚ，ω，Ｔ））｜＞は、＜｜Ｓｙ（ｚ，ω，Ｔ））｜＞と同様の式で表される。
【０２０４】
Ｙ軸方向に流れる第１電磁波１１ｗの全エネルギー流＜｜Ｓｙ（ｚ，Ｔ））｜＞は、以下の式（１１）で表される。全エネルギー流＜｜Ｓｙ（ｚ，Ｔ））｜＞は、図５（ｅ）に関して説明したＹ軸方向の全エネルギー流Ｓｙｔに対応する。
【数１１】
2017098399.tif 000013
【０２０５】
Ｚ軸方向に流れる第１電磁波１１ｗの全エネルギー流＜｜Ｓｚ（ｚ，Ｔ））｜＞は、以下の式（１２）で表される。全エネルギー流＜｜Ｓｚ（ｚ，Ｔ））｜＞は、図５（ｅ）に関して説明したＺ軸方向の全エネルギー流Ｓｚｔに対応する。
【数１２】
2017098399.tif 000014
【０２０６】
以下、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）、及び、図１４（ａ）〜図１４（ｄ）に関して説明したシミュレーションに関する数式について説明する。
【０２０７】
第１構造体１１の比誘電率をε２とし、中間体４０の比誘電率をε１とする。このとき、第１電磁波１１ｗのエネルギー密度は、以下の式（１３）〜式（１５）で表すことができる。
【数１３】
2017098399.tif 000015
【数１４】
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【数１５】
2017098399.tif 000017
【０２０８】
上記の式において、以下の式（１６）及び式（１７）の定義が適用される。
【数１６】
2017098399.tif 000018
【数１７】
2017098399.tif 000019
【０２０９】
上記においてＲｅ［Χ］は、Χの実部である。中間体４０の屈折率ｎ１は、中間体４０の比誘電率ε１に基づいて、ｎ１＝（ε１）１／２で表される。エネルギー密度＜ｕ（ｚ，ω，Ｔ）＞が、エネルギー密度ＥＤに対応する。
【０２１０】
図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）、及び、図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）において、中間体４０の屈折率ｎが高いと、エネルギー密度ＥＤが大きくなるのは、エネルギー密度＜ｕ（ｚ，ω，Ｔ）＞の被積分関数であるｅｘｐ（−２Ｉｍ［γ１］ｋ０ｚ）が、屈折率ｎ（屈折率ｎ１）が高くなると大きくなるためである。
【０２１１】
すなわちＩｍ［γ１］が０でないとき、屈折率ｎ（屈折率ｎ１）が高くなると、近接場光の一部の成分（Ｉｍ［γ１］）は０となり、伝搬光になる。その他の近接場光において、Ｉｍ［γ１］の値が小さくなり、遠くまで光が伝搬するようになる。このため、屈折率ｎ（屈折率ｎ１）が高くなると、エネルギー密度＜ｕ（ｚ，ω，Ｔ）＞が大きくなる。
【０２１２】
上記の各式に基づいて、熱電変換素子の特性が求められる。
【０２１３】
エネルギー需要が拡大している。エネルギー資源の確保が重要である。二酸化炭素の排出量の削減が望まれている。環境に対する負荷が低い発電技術が望まれている。例えば、身の回り存在する熱源から電力を生み出す熱電変換技術の開発が望まれている。実施形態に係る熱電変換技術においては、環境への負荷が低く容易に入手できるエネルギー源が利用される。
【０２１４】
実施形態によれば、効率を向上できる熱電変換素子及び発電システムが提供できる。
【０２１５】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０２１６】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、熱電変換素子に含まれる構造体、導体、中間体、熱伝導部材、導電部材及び支持体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０２１７】
その他、本発明の実施の形態として上述した熱電変換素子及び発電システムを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての熱電変換素子及び発電システムも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０２１８】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０２１９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２２０】
１１…第１構造体、  １１ａ…第１面、  １１ｂ…面、  １１ｒａ、１１ｒｂ…領域、  １１ｓ…空間、  １１ｗ…第１電磁波、  １２…第２構造体、  １２ｗ…第２電磁波、  １３…第３構造体、  １５…熱電動部材、  ２１…第１導体、  ２１ａ、２１ｂ…第１、第２導体部、  ２１ａｐ、２１ａｑ、２１ｂｐ、２１ｂｑ…第１〜第４端、  ２２…第２導体、  ２２ａ、２２ｂ…第３、第４導体部、  ２５…支持体、  ２５ｈ…支持部、  ２５ｓ…スペーサ、  ２６…筐体、  ２７…反射膜、  ２８…支持層、  ２８ａ、２８ｂ…第１、第２支持部分、  ２９…観測領域面、  ２９ｄ…電磁波検出器、  ３１…第１熱伝導部材、  ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…第１〜第３接触部、  ３１ｄ〜３１ｆ…第１〜第３接続領域、  ３２…第２熱伝導部材、  ３５…導電部材、  ３５ｇ…間隙、  ３６…基体、  ３６ａ〜３６ｃ…第１〜第３基体領域、  ４０、４０ａ…中間体、  ４０ｇ…間隙、  ４０ｓ…電磁波源、  ４１…第１中間体、  ４１ｄｐ…凹凸、  ４１ｆ…第２面、  ４１ｐ…凸部、  ４２〜４４…第２〜第４中間体、  ７１…第１整流素子、  ７１ａ…一端、  ７１ｂ…他端、  ７１ｅ…電子、  ７１ｌ…第１領域、  ７１ｍ…第２領域、  ７１ｍｓ…面、  ７１ｎ…第３領域、  ７１ｐ…第１金属層、  ７１ｑ…第２金属層、  ７１ｒ…第１中間領域、  ７１ｓ…第２中間領域、  ７２…第２整流素子、  ７５…フィルタ、  ７５ａ…一端、  ７５ｂ…他端、  ７７ａ、７７ｂ…第１、第２配線、  ７８ａ、７８ｂ…第１、第２端子、  λ…波長、  １１０、１２０、１２１、１３０、１３１、１４０、１５０〜１５３、１６０、１６１、１７０、１７１、１８０、１８１…熱電変換素子、  ２１０…蓄電部、  ２１１…送信部、  ３１０〜３１２…発電システム、  ５１０…電子機器、  ６１０…地面、  ６１１…液体、  ６１２…配管、  Ｂ１〜Ｂ３…第１〜第３条件、  Ｄ２…第２方向、  Ｄ３…第３方向、  ＥＤ…エネルギー密度、  ＥＦ…エネルギー流、  ＥＦＦ１…取り出し効率、  Ｌ…厚さ、  ＳＰ１、ＳＰ２…第１、第２モデル、  Ｓｙ…エネルギー流、  Ｓｙｔ…全エネルギー流、  Ｓｚ…エネルギー流、  Ｓｚｔ…全エネルギー流、  ＴＥＤ…総エネルギー密度、  ＺＤ…矢印、  ｆ１…周波数、  ｎ…屈折率、  ｎ１ 屈折率、  ｓｇ１…電気信号、  ｚ１…距離
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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