热电体、热电元件、热电转换元件及其制造方法

文档序号:9827307阅读:556来源:国知局
热电体、热电元件、热电转换元件及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及热电体、热电元件、热电元件的制造方法、热电转换元件、热电转换元 件的制造方法、热式光检测器、热式光检测器的制造方法以及电子设备。
【背景技术】
[0002] 已知一种热电体,是用于表示根据温度变化而极化(表面电荷)发生变化的现象 (热电效应)的物质。
[0003] 而且,作为光传感器,已知一种热式光检测器,通过光吸收层吸收从物体辐射的 光,然后将光转换成热,通过热检测元件测量温度变化。
[0004] 存在各种热式光检测器,但就灵敏度优异而言,具备由包含热电体的材料构成的 热电元件的热式光检测器正广泛使用(例如,参见专利文献1)。
[0005] 作为构成热电元件的材料,一直使用锆钛酸铅,但由于该材料包含铅(Pb)作为构 成元素,因此从环境问题等观点出发,并不优选。
[0006] 另外,也曾尝试使用除锆钛酸铅之外的热电体,但目前还无法获得稳定的高热电 系数(灵敏度)。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2013-134081号公报

【发明内容】

[0010] 本发明的目的在于提供一种能在较大的温度范围内获得稳定的高热电系数(灵 敏度)的热电体、由包含所述热电体的材料构成的热电元件、可高效制造所述热电元件的 热电元件的制造方法、具备所述热电元件的热电转换元件、可高效制造所述热电转换元件 的热电转换元件的制造方法、具备所述热电元件的热式光检测器、可高效制造所述热式光 检测器的热式光检测器的制造方法、以及具备所述热式光检测器的电子设备。
[0011] 通过下述的本发明来实现上述目的。
[0012] 本发明的热电体的特征在于,包括:
[0013] 包含铁、锰、铋和钆的氧化物,
[0014] 所述氧化物具有钙钛矿型晶体结构,
[0015] 在所述氧化物中,所述钆的原子数相对于A位元素的原子数的总和的比为8. 0原 子%以上18原子%以下。
[0016] 由此,能够提供可在较大的温度范围内获得稳定的高热电系数(灵敏度)的热电 体。
[0017] 在本发明的热电体中,优选的是,所述氧化物中的所述锰的原子数相对于B位元 素的原子数的总和的比为1. 〇原子%以上2. 0原子%以下。
[0018] 由此,能够更高程度地兼顾优异的绝缘性和优异的剩余极化强度。
[0019] 在本发明的热电体中,优选的是,所述氧化物中的钛的原子数相对于B位元素的 原子数的总和的比为〇原子%以上4. 0原子%以下。
[0020] 由此,能够更高程度地兼顾优异的绝缘性和优异的剩余极化强度。
[0021] 优选的是,本发明的热电体在-40°C以上40°C以下范围内的环境温度下使用。
[0022] 由此,能够尤其提高热电体的热电系数(灵敏度),并且尤其提高热电系数(灵敏 度)的稳定性。另外,这样的温度范围是实用性高的温度范围,通过在这样的温度范围内使 用本发明的热电体,热电体的适用范围变得十分广泛。
[0023] 本发明的热电元件的特征在于,具备:
[0024] 第一电极;
[0025] 本发明的热电体;以及
[0026] 第二电极。
[0027] 由此,能够提供可靠性高的热电元件,具备可在较大的温度范围内获得稳定的高 热电系数(灵敏度)的热电体。
[0028] 本发明的热电元件的制造方法的特征在于,包括以下工序:层叠第一电极、本发明 的热电体、以及第二电极。
[0029] 由此,能够提供可高效制造可靠性高的热电元件的热电元件的制造方法,热电元 件具备可在较大的温度范围内获得稳定的高热电系数(灵敏度)的热电体。
[0030] 本发明的热电转换元件的特征在于,具有:
[0031] 本发明的热电元件;
[0032] 光吸收层;以及
[0033] 绝缘层,设置在所述热电元件和所述光吸收层之间。
[0034]由此,能够提供可靠性高的热电转换元件,具备可在较大的温度范围内获得稳定 的高热电系数(灵敏度)的热电体。
[0035] 本发明的热电转换元件的制造方法的特征在于,具有以下工序:
[0036] 形成本发明的热电元件;以及
[0037] 形成隔着绝缘层覆盖所述热电元件的至少一部分的光吸收层。
[0038] 由此,能够提供可高效制造可靠性高的热电转换元件的热电转换元件的制造方 法,热电转换元件具备可在较大的温度范围内获得稳定的高热电系数(灵敏度)的热电体。
[0039] 本发明的热式光检测器的特征在于,具备:本发明的热电元件。
[0040] 由此,能够提供可靠性高的热式光检测器,具备可在较大的温度范围内获得稳定 的高热电系数(灵敏度)的热电体。
[0041] 本发明的热式光检测器的特征在于,具备:使用本发明的热电元件的制造方法而 制造的热电元件。
[0042]由此,能够提供可靠性高的热式光检测器,具备可在较大的温度范围内获得稳定 的高热电系数(灵敏度)的热电体。
[0043] 本发明的热式光检测器的制造方法的特征在于,具有以下工序:
[0044] 准备具有基板和牺牲层的基座构件;
[0045] 在所述基座构件的设置有所述牺牲层一侧的表面上形成支承构件;
[0046] 在所述支承构件上形成本发明的热电元件;
[0047] 形成隔着绝缘层覆盖所述热电元件的外表面的光吸收层;
[0048] 将所述支承构件图案化;以及
[0049] 蚀刻所述牺牲层。
[0050] 由此,能够提供可高效制造可靠性高的热式光检测器的热式光检测器的制造方 法,热式光检测器具备可在较大的温度范围内获得稳定的高热电系数(灵敏度)的热电体。
[0051] 本发明的电子设备的特征在于,具备:本发明的热式光检测器。
[0052] 由此,能够提供可靠性高的电子设备,具备可在较大的温度范围内获得稳定的高 热电系数(灵敏度)的热电体。
[0053] 本发明的电子设备的特征在于,具备:使用本发明的热式光检测器的制造方法而 制造的热式光检测器。
[0054] 由此,能够提供可靠性高的电子设备,具备可在较大的温度范围内获得稳定的高 热电系数(灵敏度)的热电体。
【附图说明】
[0055] 图1是本发明的第一实施方式中的热式光检测器的俯视图。
[0056] 图2是沿图1中的A-A线的截面图。
[0057] 图3的(a)和(b)是随时间变化示出本发明的第一实施方式中的热式光检测器的 制造方法的主要工序的图。
[0058] 图4的(a)和(b)是随时间变化示出本发明的第一实施方式中的热式光检测器的 制造方法的主要工序的图。
[0059] 图5的(a)和(b)是随时间变化示出本发明的第一实施方式中的热式光检测器的 制造方法的主要工序的图。
[0060] 图6的(a)和(b)是随时间变化示出本发明的第一实施方式中的热式光检测器的 制造方法的主要工序的图。
[0061] 图7是本发明的第二实施方式中的热式光检测器的俯视图。
[0062] 图8是示出本发明的第三实施方式中的热式光检测装置的俯视图。
[0063] 图9是本发明的优选实施方式的电子设备的构成图。
[0064] 图10的(a)和(b)是本发明的优选实施方式的电子设备的传感器装置的构成图。
[0065] 图11是本发明的优选实施方式的作为电子设备的太赫兹相机的构成图。
[0066] 附图标记说明
[0067] 1 热式光检测器 10 基座构件
[0068] 11 基板 12 衬垫层
[0069] 13a 蚀刻终止膜(第一蚀刻终止膜)
[0070] 13b 蚀刻终止膜(第二蚀刻终止膜)
[0071] 14 牺牲层 20 支柱(柱构件)
[0072] 21 插头 30 支承构件(膜片)
[0073] 31 主体部 32 连接部
[0074] 33、33a、33b 臂部 33A 第一连结部(连结部)
[0075] 33B 第二连结部 33C 弯曲部
[0076] 33C1 外侧 33C2 内侧
[0077] 40 热检测元件(热电元件)41、41a、41b配线层
[0078] 42 第一电极(下部电极) 43 第二电极(上部电极)
[0079] 44 热电体(热电体层) 45a 保护膜(第一保护膜)
[0080] 45b 保护膜(第二保护膜) 46 绝缘层
[0081] 47、47a、47b 接触孔 50 光吸收层
[0082] 60 空洞部 70 第一宽幅部(宽幅部)
[0083] 71a、71b 扩张部 72a、72b 扩张部
[0084] 80 第二宽幅部 81a、81b 扩张部
[0085] 82a、82b 扩张部
[0086] 100 热式光检测装置(热式光阵列传感器)
[0087] 101 开口部 200 电子设备
[0088] 400 光学系统 410 传感器装置
[0089] 420 图像处理部 430 处理部
[0090] 440 存储部 450 操作部
[0091] 460 显示部 500 传感器阵列(焦点面阵列)
[0092] 510 行选择电路(行驱动器)520 读出电路
[0093] 530 A/D转换部 550 控制电路(定时生成电路)
[0094] 1000 太赫兹相机(电子设备)1010 控制单元
[0095] 1020 照射光单元 1030 光学滤波器
[0096] 1040 摄像单元 1050 显示部
[0097] 1060 人物 1070 特定物质
[0098] WL0、WL1、WL2、WL238、WL239 行线
[0099] DL0、DL1、DL2、DL3、DL318、DL319 列线
【具体实施方式】
[0100] 下面,参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
[0101] 热电体
[0102] 首先,说明本发明的热电体。
[0103] 本发明的热电体包括包含铁(Fe)、锰(Mn)、铋(Bi)和钆(Gd)的氧化物。
[0104] 而且,所述氧化物具有钙钛矿型晶体结构,钆(Gd)的原子数相对于A位元素的原 子数的总和的比为8. 0原子%以上18原子%以下。
[0105] 通过形成这种构成,热电体具有双滞后性,在较大的温度范围内具有稳定的高热 电系数(灵敏度)。
[0106] 相反,在不满足上述条件的情况下,则得不到满意的结果。
[0107] 例如,当钆(Gd)的原子数相对于具有钙钛矿型晶体结构的A位元素的原子数的总 和的比不足所述下限值时,氧化物具有例如铁电体的滞后性,而无法获得充足的热
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