热放射构造体的制作方法

文档序号:16191396发布日期:2018-12-08 05:43阅读:192来源:国知局
热放射构造体的制作方法
本公开主要涉及能够放射热的热放射构造体。
背景技术
包含电子部件的电子设备从电子部件的性能、寿命的观点来看希望将温度保持在合适的范围。于是,如果能够通过热管理来对各种产业设备的效率化作出贡献,则能够带来以co2排出削减等的环境应对为首的非常大的影响。热传递的三个模式(传导、对流、辐射)中的热辐射具有高的控制性。于是,为了控制电子设备的温度而开发出了能够通过利用设备内的热辐射(热放射)来进行控制的热控制装置。例如,在专利文献1中,公开了一种热控制装置,其特征在于,利用在高温相下为绝缘体性质而在低温相下为金属的性质且在高温相下热放射量大而在低温相下热放射量小的相变化物质来控制对象物的温度。该热控制装置设置于人工卫星、宇宙飞船等对象物上。在该热控制装置中,当对象物的温度上升而成为相变化物质的相变(相转移)温度以上时,相变化物质的热放射率上升,向外部环境的放热量增加。其结果,对象物的温度降低。相反,当对象物的温度下降而成为相变化物质的相变温度以下时,相变化物质的热放射率降低,放热量减少。其结果,对象物的温度上升。因此,能够利用该热控制装置将对象物的温度自动地控制在相变温度附近。另外,在专利文献1中,作为“在高温相下为绝缘体性质而在低温相下为金属的性质,且在高温相下热放射量大而在低温相下热放射量小的相变化物质”的例子,举出了钙钛矿mn氧化物或刚玉钒氧化物等。在专利文献2中公开了一种热控制装置,其特征在于,利用向如下的相变化物质组合在高温相下热放射量大的基材物质而构成的复合材料来控制对象物的温度,所述相变化物质在高温相下为绝缘体性质而在低温相下为金属的性质,且在高温相下热放射量大而在低温相下热放射量小,且在低温相下在热红外区域中具有高的反射率。专利文献2的发明相当于上述的专利文献1的发明的改良发明,与专利文献1的发明同样,在对象物为高温的情况下,能够增大向外部环境的放热量,在对象物为低温的情况下,能够减小向外部环境的放热量。另外,在专利文献3中公开了一种人工卫星的热控制装置,其特征在于,将“在比引起相变的转变温度高的温度范围中红外辐射率低,在比所述转变温度低的温度范围中红外辐射率高”的相变物质配置于与搭载设备进行辐射热交换的吸热设备(heatsink)的表面。在专利文献3的热控制装置中,使用二氧化钒作为相变物质。该热控制装置配置在需要温度控制的搭载设备与吸热设备之间,防止热从由于太阳光等的外部热输入而成为了高温的吸热设备向搭载设备移动。即,在没有向吸热设备的太阳光入射且热控制装置的温度比二氧化钒的转变温度低的情况下,来自搭载设备的热以高的效率被导向吸热设备,从吸热设备向宇宙空间放热。另一方面,在太阳光向吸热设备入射,通过其加热而热控制装置的温度变得高于二氧化钒的转变温度的情况下,从吸热设备向搭载设备的热移动受到抑制,防止搭载设备的加热。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11-217562号公报专利文献2:日本特开2002-120799号公报专利文献3:日本特开平1-212699号公报非专利文献非专利文献1:k.ito,k.nishikawa,h.iizuka,h.toshiyoshi,“experimentalinvestigationofradiativethermalrectifierusingvanadiumdioxide,”appliedphysicsletters105,no.25,253503(2014).非专利文献2:m.kats,r.blanchard,s.zhang,p.genevet,c.ko,s.ramanathan,andf.capasso.“vanadiumdioxideasanaturaldisorderedmetamaterial:perfectthermalemissionandlargebroadbandnegativedifferentialthermalemittance.”physicalreviewx3,no.4,041004(2013).技术实现要素:发明要解决的课题如上述的专利文献所示那样,公开了能够利用相变材料即利用相变材料在高温相和低温相下的性质的差异来控制应该控制热的对象物的热的热控制装置。然而,在例如如专利文献1或2的发明那样在对象物的温度上升了的情况下增加向外部环境的放热量,在对象物的温度降低了的情况下减少向外部环境的放热量的热控制装置中,作为所使用的相变材料,要求是在高温相下热放射量大且在低温相下热放射量小的相变化物质。换言之,在作为热控制装置的特性而要求在高温的情况下容易放出热且在低温的情况下难以放出热的情况下,作为所使用的相变材料,必然要求在高温相下容易放出热(热放出率大)且在低温相下难以放出热(热放出率小)。另外,在例如如专利文献3的发明那样抑制从由于外部热输入而成为了高温的吸热设备向对象物内的热移动,在该吸热设备的温度低的情况下对象物内的热被高效率地导向吸热设备的热控制装置中,作为所使用的相变材料,要求是“在比引起相变的转变温度高的温度范围中红外辐射率低,在比所述转变温度低的温度范围中红外辐射率高的相变物质”。换言之,在作为热控制装置的特性而要求在高温的情况下难以放出热且在低温的情况下容易放出热的情况下,作为所使用的相变材料,必然要求在高温相下难以放出热(热放出率小)且在低温相下容易放出热(热放出率大)。这样,热控制装置的热放出特性与所使用的相变材料的热放出特性具有对应关系,根据要求的热控制装置的特性,所使用的相变材料也必然地确定。在此,假设通过热控制装置的构造而成功改变了所使用的相变材料的热放出特性的情况下,能够选择为相变材料的材料的种类扩大,非常有益。也就是说,相变材料根据各自的材料组成而具有固有的相变温度或固有的热放射特性,但同时兼具要求的相变温度及要求的热放射特性的相变材料存在限制。作为具体的例子,例如,在非专利文献1及2中示出了,通过利用二氧化钒的相变,能够以高的对比度(contrast)控制辐射热流。于是,为了将各种设备的温度保持为恒定,可考虑将二氧化钒粘贴于对象物而控制从对象物的放热。但是,在要求对成为对象物的设备赋予在低温的情况下难以放热而在高温的情况下容易放热的特性的情况下,由于二氧化钒在低温相下容易放热且在高温相下难以放热,所以会成为将与要求的特性相反的特性提供给设备的结果。因而,如果能够通过构造使所使用的相变材料的热放出特性反转的话,则能够选择为相变材料的材料的范围扩大,因此存在这样的技术开发的需求。于是,本公开的目的在于提供一种能够使所使用的相变材料的热放出特性反转的热放射构造体。用于解决课题的手段本实施方式的方案能够如以下那样表示。(1)一种热放射构造体,能够放射热,其中,包括:第1导体层;电介质层,位于所述第1导体层上;及第2导体层,位于所述电介质层上,具有周期构造,所述第1导体层及第2导体层中的至少一方由在高温相和低温相下导电性发生变化的相变材料构成。(2)根据(1)所述的热放射构造体,所述第1导体层由非相变材料构成,所述第2导体层由所述相变材料构成。(3)根据(1)所述的热放射构造体,所述第1导体层由所述相变材料构成,所述第2导体层由非相变材料构成。(4)根据(1)所述的热放射构造体,所述第1导体层及所述第2导体层的双方由所述相变材料构成。(5)根据(1)~(4)中任一项所述的热放射构造体,所述相变材料是高温相下的导电率比低温相下的导电率大且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率小的材料。(6)根据(5)所述的热放射构造体,所述相变材料是钒氧化物。(7)根据(1)~(4)中任一项所述的热放射构造体,所述相变材料是高温相下的导电率比低温相下的导电率小且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率大的材料。(8)根据(5)所述的热放射构造体,所述相变材料是钙钛矿型mn氧化物。(9)根据(1)~(8)中任一项所述的热放射构造体,热放射率根据温度而变化。(10)一种加热器,包括:发热体,产生热;和作为放射所述热的热放射装置的(1)~(9)中任一项所述的热放射构造体。(11)一种热控制系统,包括对象物和作为控制该对象物中的热的热控制装置的(1)~(9)中任一项所述的热放射构造体。(12)一种方法,通过将(1)~(9)中任一项所述的热放射构造体设置于对象物内或对象物外来控制对象物中的热。发明效果根据本公开,能够提供一种能够使所使用的相变材料的热放出特性反转的热放射构造体。附图说明图1是用于说明本实施方式的热放射构造体10的结构的示意性剖视图。图2是图1的热放射构造体的示意性立体图。图3是用于说明图1的热放射构造体(1单元)的尺寸例的示意性立体图。图4是用于说明本实施方式的热放射构造体20的结构的示意性剖视图。图5是图4的热放射构造体的示意性立体图。图6是用于说明图4的热放射构造体(1单元)的尺寸例的示意性立体图。图7的(a)是用于说明热放射构造体100的结构的示意性剖视图,(b)是用于说明热放射构造体110的结构的示意性剖视图图8是用于说明热放射构造体120的结构的示意性剖视图。图9是用于说明热放射构造体130的结构的示意性剖视图。图10的(a)是用于说明热放射构造体200的结构的示意性剖视图,(b)是用于说明热放射构造体210的结构的示意性剖视图。图11是用于说明本实施方式7的加热器1000的结构的示意性剖视图。图12是用于说明包括本实施方式8的热控制装置的热控制系统2000的结构例的示意性剖视图。图13是示出针对热放射构造体100的放射特性以实施例1进行的模拟结果的图表。图14是示出针对热放射构造体110的放射特性以实施例2进行的模拟结果的图表。图15是示出针对热放射构造体120的放射特性以实施例3进行的模拟结果的图表。图16是示出实施例4中的模拟结果(吸收谱)的图表。图17是以实施例5制作出的热放射构造体100的sem图像。图18是示出针对以实施例5制作出的热放射构造体100测定吸收谱而得到的结果的图表。图19是示出图16所示的通过模拟得到的吸收谱和图18所示的从实际制作出的热放射构造体100得到的吸收谱的图表。图20是示出实施例6中的模拟结果(吸收谱)的图表。图21是以实施例7制作出的热放射构造体100的sem图像。图22是针对以实施例7制作出的热放射构造体100测定吸收谱而得到的结果的图表。图23是示出图20所示的通过模拟得到的吸收谱和图22所示的从实际制作出的热放射构造体100得到的吸收谱的图表。具体实施方式如上所述,本实施方式是一种能够放射热的热放射构造体,其中,包括:第1导体层;电介质层,位于所述第1导体层上;及第2导体层,位于所述电介质层上,具有周期构造,所述第1导体层及第2导体层中的至少一方由在高温相和低温相下导电性发生变化的相变材料构成。根据本实施方式,能够使所使用的相变材料的热放出特性反转。即,在所使用的相变材料的热放出特性是在高温相下难以放出热而在低温相下容易放出热的情况下(即,在高温相下的热放出率小而低温相下的热放出率大的情况下),本实施方式的热放射构造体的热放出特性是在高温下容易放出热而在低温下难以放出热(即,高温相下的热放出率大,低温相下的热放出率小)。另一方面,在所使用的相变材料的热放出特性是在高温相下容易放出热而在低温相下难以放出热的情况下(即,在高温相下的热放出率大而低温相下的热放出率小的情况下),本实施方式的热放射构造体的热放出特性是在高温下难以放出热而在低温下容易放出热(即,高温相下的热放出率小,低温相下的热放出率大)。根据本实施方式,能够提供一种具有新的结构的能够放射或控制热的构造体,通过该结构能够扩大可使用的相变材料的选择的范围。以下,参照附图对实施方式进行详细说明。图1是用于说明本实施方式的热放射构造体的结构的示意性剖视图。图2是图1的热放射构造体的示意性立体图。图3是用于说明图1的热放射构造体(1单元)的尺寸例的示意性立体图。图1相当于将图2的热放射构造体10沿着虚线aa'朝向箭头的方向切断时的剖视图。在本实施方式中,左右方向、前后方向及上下方向如图2或3所示。热放射构造体10包括第1导体层1、在该第1导体层1上形成的电介质层3、及在该电介质层3上形成的具有周期构造的第2导体层2。另外,第1导体层1及第2导体层2中的至少一方是在高温相和低温相下导电性发生变化的相变材料。该热放射构造体10根据温度而作为超材料发射器发挥功能,能够向图1中的上方向放射热。即,热放射构造体10的热放射率根据温度而变化。因而,热放射构造体10例如能够用作用于控制对象物中的热的热控制装置、或者放射对对象物进行加热的加热器中所使用的热的热放射装置。第1导体层1由导体(电传导体)构成。本公开中,导体是包括相变材料的概念,相变材料在高温相和低温相中的一方具有高导电性,能够作为导体来理解。作为不是相变材料的导体材料(非相变材料),可举出金属,作为金属的具体例,可举出金(au)、铝(al)、钨(w)或钽(ta)等。电介质层3夹在第1导体层1与第2导体层2之间。作为电介质层3的材料,例如可举出非晶硅、氧化铝(al2o3)或二氧化硅(sio2)等。第2导体层2与第1导体层1同样地由导体构成。此外,第1导体层的材料和第2导体层的材料能够分别独立地选择。第2导体层2具有多个单独导体层。热放射构造体可设想包括第1导体层1及第2导体层2的双方由相变材料构成的方式、第1导体层1由相变材料构成且第2导体层2由非相变材料构成的方式、及第1导体层1由非相变材料构成且第2导体层2由相变材料构成的方式。在第2导体层2与电介质层3之间也可以形成有粘接层。另外,在电介质层3与第1导体层1之间也可以形成有粘接层。粘接层与将各层直接接合的情况相比能够提高粘接力。作为粘接层的材料,例如可举出铬(cr)、钛(ti)或钌(ru)等。在本实施方式中,第1导体层及第2导体层中的至少一方由在高温相和低温相下导电性发生变化的相变材料构成。作为相变材料,只要是在高温相和低温相下导电性发生变化的材料即可,能够没有特别制限地使用。作为相变材料,例如可以使用高温相下的导电率比低温相下的导电率大且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率小的材料(更具体而言,在高温相下具有金属的性质,在低温相下具有绝缘体的性质,且高温相下的热放射率小,低温相下的热放射率大的材料)。作为这样的相变材料,例如可举出钒氧化物。作为钒氧化物,例如可举出二氧化钒或将该二氧化钒中的钒的一部分置换为其他金属(例如钨等过渡金属)而得到的氧化物等。此外,二氧化钒通常在70℃(343k)附近具有相变温度。另外,作为相变材料,例如也可使用高温相下的导电率比低温相下的导电率小且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率大的材料(更具体而言,在高温相下具有绝缘体的性质,在低温相下具有金属的性质,且高温相下的热放射率大,低温相下的热放射率小的材料)。作为这样的相变材料,例如可举出钙钛矿型mn氧化物等。作为钙钛矿型mn氧化物,例如可举出由a1-xbxmno3表示的包含mn的钙钛矿氧化物(a表示从la、pr、nd及sm中选择的至少1个稀土类金属,b表示从ca、sr及ba中选择的至少1个碱土类金属)。钙钛矿型mn氧化物通常在-23℃(250k)附近具有相变温度。另外,除了钙钛矿型mn氧化物之外,还可以举出包含cr的刚玉钒氧化物,具体而言可举出由(v1-xcrx)2o3表示的刚玉钒氧化物。在本说明书中,相变材料是指根据温度而引起相变化,辐射率及导电率发生变化的材料。相变材料可以表述成相变化材料。在相变材料中,优选高温相下的电阻值和低温相下的电阻值具有3位以上的差异。优选比相变温度高50℃的温度下的电阻值与比相变温度低50℃的温度下的电阻值具有3位以上的差异,优选比相变温度高30℃的温度下的电阻值与比相变温度低30℃的温度下的电阻值具有3位以上的差异。相变温度tc例如可以定义成tc下的电阻值的对数与tc±50℃下的电阻值的对数的平均相等的温度。在相变取温度滞后的情况下,定义成升温时的tc与降温时的tc的平均即可。第2导体层2具有周期构造。具体而言,第2导体层2具备多个单独导体层,通过该单独导体层在沿着放射面的方向上彼此分离形成,能够构成周期构造。此外,在图1~3中公开了长方形型的单独导体层,但本发明不限定于此,单独导体层例如也可以采用线状型、十字型或圆盘型等各种各样的形状,能够根据所希望的放射波长而调整单独导体层的形状。在本实施方式中,多个单独导体层在左右方向(第1方向)上各隔开间隔d1而彼此等间隔地配设(参照图1)。另外,多个单独导体层在与左右方向正交的前后方向(第2方向)上各隔开间隔d2(未图示)而彼此等间隔地配设。单独导体层这样排列成格子状。多个单独导体层各自呈厚度t2(上下高度)比横宽w(左右方向的宽度)及纵宽l(前后方向的宽度)小的长方体形状。第2导体层2的周期构造的周期是横方向的周期λ1=d1+w(pw)、纵方向的周期λ2=d2+l(pl)。第1导体层1的膜厚(t1)、第2导体层2的膜厚(t2)、电介质层3的膜厚(t3)没有特别的制限,分别能够适当选择。第1导体层1的膜厚(t1)例如是30~300nm。第2导体层2的膜厚(t2)例如是30~300nm。电介质层3的膜厚(t3)例如是50~500nm。热放射构造体10能够调整上述的材料、形状及周期构造等,以具有以所希望的波长从放射面放射红外线的特性。关于单独导体层各自的形状,横宽w例如可以设为500nm以上且3000nm以下。纵宽l例如可以设为500nm以上且3000nm以下。厚度t2例如可以设为30nm以上且300nm以下。另外,关于第2导体层2的周期构造,左右方向的间隔d1例如可以设为100nm以上且3000nm以下。前后方向的间隔d2例如可以设为100nm以上且3000nm以下。此外,横宽w与纵宽l可以设为相同的值也可以设为不同的值。关于间隔d1及间隔d2、周期λ1及周期λ2也是同样。在图1~3中示出电介质层3与第1导体层1同样地形成为平板状的方式,但电介质层3的形状不特别限定于该方式,例如也可以跟随第2导体层2而具有周期构造。关于电介质层3跟随第2导体层2而具有周期构造的热放射构造体20,将其结构例示于图4~6。图4是用于说明热放射构造体20的结构的示意性剖视图,图5是图4的热放射构造体的示意性立体图,图6是用于说明图4的热放射构造体(1单元)的尺寸例的示意性立体图。以下,进一步参照附图来对具体的实施方式进行说明。(实施方式1)参照图7对实施方式1进行说明。在实施方式1中,对第1导体层由不是相变材料的导体材料(非相变材料:金属)构成且第2导体层由相变材料(作为高温相下的导电率比低温相下的导电率大且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率小的材料,是二氧化钒)构成的热放射构造体100进行说明。第1导体层101是由金属(例如al)构成的平板状的构件。电介质层103是形成在第1导体层101上的由电介质材料(例如非晶硅)构成的平板状的构件。电介质层103夹在第1导体层101与第2导体层102之间。此外,在图7(a)中示出了平板状的电介质层103,但也可以如图7(b)所示的热放射构造体110那样,电介质层具有跟随第2导体层102的周期构造的周期构造。第2导体层102(单独导体层)如上述那样由二氧化钒构成。二氧化钒是在约340k附近电阻值发生3位以上的变化的相变材料,是在高温相下具有金属的性质,在低温相下具有绝缘体的性质,且高温相下的热放射率小,低温相下的热放射率大的相变材料。在二氧化钒的情况下,若例如将钒用钨进行局部置换(v1-xwxo2),则能够降低其相变温度。在此,对本实施方式的热放射构造体具有与所使用的相变材料的热放出特性相反的特性的机理进行说明。首先,对热放射构造体100的温度为高温的情况即热放射构造体100的温度超过二氧化钒的相变温度(例如345k)的情况进行说明。如上所述,热放射构造体100具备具有周期构造的第2导体层102(相变材料:二氧化钒)、第1导体层101(非相变材料:例如al)、及由第2导体层102及第1导体层101夹着的电介质层103(例如非晶硅)。在热放射构造体100的温度为高温的情况下,由二氧化钒构成的第2导体层102具有导电性,热放射构造体100具有电介质层由两个导体层夹着的构造。由此,热放射构造体100作为具有能够主要以红外线的方式放射热的特性的超材料发射器发挥功能。该特性被认为是基于由磁极化激元(magneticpolariton)说明的共振现象。此外,磁极化激元是指在上下两片导体(第2导体层102及第1导体层101)间的电介质(电介质层103)内能够得到强的电磁场的封入效果的共振现象。由此,在高温的热放射构造体100中,电介质层103中的由第1导体层101和第2导体层102的单独导体层夹着的部分和导体层中的与电介质层相接的部分成为红外线的放射源。并且,从该放射源放出的红外线以平面波的形式向周围环境放射。另外,在该热放射构造体100中,通过调整第2导体层102、电介质层103或第1导体层101的材料、或者第2导体层102的形状或周期构造,能够调整共振波长。由此,热放射构造体100的放射面的放射率呈现在特定的波长下升高的特性。接着,对热放射构造体100的温度为低温的情况即热放射构造体100的温度低于二氧化钒的相变温度(例如335k)的情况进行说明。在热放射构造体100的温度为低温的情况下,由二氧化钒构成的第2导体层102成为绝缘体的性质,其低温相的导电率与高温相的导电率相比显著变小。因而,热放射构造体100不会作为上述那样的超材料发射器发挥功能,不会引起共振现象。其结果,低温时的热放射构造体100的热放射率比高温时的热放射构造体100的热放射率小。此外,因第1导体层(金属层)的存在而能够反射来自基板侧的热辐射,抑制向第2导体层侧的透过,因此低温时的热放射构造体100的热放射率与低温相的二氧化钒的热放射率相比变低。基于以上的理由,本实施方式的热放射构造体具有与所使用的相变材料的热放出特性相反的特性。图13示出针对热放射构造体100的放射特性以实施例1进行的模拟结果。图13(a)示出针对高温时(345k)的热放射构造体100的放射特性进行测定的结果,图13(b)示出针对低温时(335k)的热放射构造体100的放射特性进行测定的结果。如图13所示,热放射构造体100的放射特性在高温时具有高的热放射率,在低温时具有低的热放射率。该特性与作为第2导体层102所使用的相变材料即二氧化钒的放射特性(在高温相下具有低的热放射率,在低温相下具有高的热放射率的放射特性)不同。该结果表示,通过热放射构造体100的结构能够使所使用的相变材料的热放出特性反转。此外,在本实施方式的热放射构造体中,第1导体层101(例如金属)能够反射来自基板侧的热辐射而防止热辐射向第2导体层侧的透过,其结果,能够得到高的辐射率对比度。从更有效地使来自基板侧的热辐射反射的观点来看,第1导体层101优选是整面膜(日文:ベタ膜)。此外,这样的热放射构造体100例如可以如以下那样形成。首先,在支撑基板(未图示)的表面通过溅射形成第1导体层101。另外,也可以在支撑基板与第1导体层101之间设置粘接层。此外,支撑基板例如也可以是成为控制温度的对象的对象物的一部分。另外,支撑基板例如也可以是用于放射热而进行加热的加热器的一部分。另外,也可以包括支撑基板地作为本实施方式的热控制装置或热放射装置。接着,在第1导体层101的表面通过ald法(atomiclayerdeposition:原子层沉积法)形成电介质层103。接着,在电介质层103的表面形成预定的抗蚀剂图案后通过溅射法形成第2导体层102。然后,通过除去抗蚀剂图案来形成第2导体层102(多个单独导体层)。另外,也可以是,在支撑基板(si基板)的表面通过溅射形成第1导体层101、电介质层103及第2导体层102的层叠构造之后,将预定的抗蚀剂图案形成在第2导体层102上,实施反应性离子蚀刻而对第2导体层102进行图案化,由此来制作热放射构造体100。(实施方式2)参照图8对实施方式2进行说明。实施方式2是第1导体层由相变材料(高温相下的导电率比低温相下的导电率大,且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率小的材料)构成且第2导体层由非相变材料构成的热放射构造体120。即,在图8中,第1导体层121由相变材料(例如二氧化钒)构成,第2导体层122由非相变材料构成。基于与实施方式1同样的理由,可理解到,热放射构造体120也能够得到同样的效果(即,通过热放射构造体的结构能够使所使用的相变材料的热放出特性反转的效果)。另外,在本实施方式的热放射构造体中,由于埋入有相变材料,所以可期待即使长期使用也能得到更稳定的特性。(实施方式3)参照图9对实施方式3进行说明。实施方式3是第1导体层及第2导体层的双方由相变材料(高温相下的导电率比低温相下的导电率大,且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率小的材料)构成的热放射构造体130。即,在图9中,第1导体层131及第2导体层132的双方由相变材料(例如二氧化钒)构成。另外,本实施方式的热放射构造体由于使用的材料的种类少,所以能够更容易地制造。基于与实施方式1同样的理由,可理解到,热放射构造体130也能够得到同样的效果(即,通过热放射构造体的结构能够使所使用的相变材料的热放出特性反转的效果)。(实施方式4)参照图4对实施方式4进行说明。在实施方式4中,对第1导体层201由不是相变材料的导体材料(非相变材料:金属)构成且第2导体层202由相变材料(作为高温相下的导电率比低温相下的导电率小且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率大的材料,是钙钛矿型mn氧化物)构成的热放射构造体200进行说明。此外,在图10(a)中示出了平板状的电介质层,但也可以如图10(b)所示的热放射构造体210那样,电介质层203具有跟随第2导体层202的周期构造的周期构造。首先,对热放射构造体200的温度为低温的情况即热放射构造体的温度低于钙钛矿型mn氧化物的相变温度(例如200k)的情况进行说明。如上所述,热放射构造体200具备具有周期构造的第2导体层202(相变材料:钙钛矿型mn氧化物)、第1导体层201(例如al)及由第2导体层202及第1导体层201夹着的电介质层203(例如非晶硅)。在热放射构造体200的温度为低温的情况下,由钙钛矿型mn氧化物构成的第2导体层202具有导电性,热放射构造体200具有电介质层由两个导体层夹着的构造。由此,热放射构造体200作为具有能够主要以红外线的形式放射热的特性的超材料发射器发挥功能。由此,在低温的热放射构造体200中,电介质层203中的由第1导体层201和单独导体层夹着的部分成为红外线的放射源。并且,从该放射源放出的红外线以平面波的形式向周围环境放射。接着,对热放射构造体的温度为高温的情况即热放射构造体的温度为钙钛矿型mn氧化物的相变温度以上(例如300k)的情况进行说明。在热放射构造体200的温度为高温的情况下,由钙钛矿型mn氧化物构成的第2导体层202成为绝缘体的性质,其高温相的导电率与低温相的导电率相比显著变小。因而,热放射构造体200不会作为上述那样的超材料发射器发挥功能,不会引起共振现象。其结果,高温时的热放射构造体200的热放射率比低温时的热放射构造体200的热放射率小。基于以上的理由,热放射构造体200的放射特性在高温时具有低的热放射率,在低温时具有高的热放射率。该特性与作为第2导体层202所使用的相变材料即钙钛矿型mn氧化物的放射特性(在高温相下具有高的热放射率,在低温相下具有低的热放射率的放射特性)不同。因而,通过热放射构造体200的结构,能够使所使用的相变材料的热放出特性反转。(实施方式5)实施方式5是第1导体层由相变材料(高温相下的导电率比低温相下的导电率小,且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率大的材料)构成且第2导体层由非相变材料构成的热放射构造体(未图示)。基于与实施方式4同样的理由,可理解到,该热放射构造体也能够得到同样的效果(即,通过热放射构造体的结构能够使所使用的相变材料的热放出特性反转的效果)。(实施方式6)实施方式6是第1导体层及第2导体层的双方由相变材料(高温相下的导电率比低温相下的导电率小,且高温相下的热放射率比低温相下的热放射率大的材料)构成的热放射构造体(未图示)。基于与实施方式4同样的理由,可理解到,该热放射构造体也能够得到同样的效果(即,通过热放射构造体的结构能够使所使用的相变材料的热放出特性反转的效果)。(实施方式7:加热器)接着,使用图11,对将实施方式1所记载的热放射构造体100作为用于通过热放射来进行加热的加热器(具体而言是红外线加热器)中的热放射装置进行应用的方式进行说明。图11是用于说明本实施方式的红外线加热器1000的结构的示意性剖视图。红外线加热器1000具有加热器本体、热放射构造体100及壳体(未图示)。热放射构造体100作为将由发热体1001产生的热进行放射的热放射装置发挥功能。该红外线加热器1000能够朝向配置于上方的未图示的对象物放射预定波长的红外线。加热器本体构成为所谓的面状加热器,具备产生热的发热体1001和与发热体1001接触而覆盖发热体1001的周围的绝缘体即保护构件1002。发热体1001例如可以设为呈锯齿状弯曲的形状。作为发热体1001的材料,没有特别的制限,例如可举出w、mo、ta、fe-cr-al合金及ni-cr合金等。作为保护构件1002的材料,例如可举出聚酰亚胺等绝缘性的树脂、陶瓷等。加热器本体配置于壳体的内部。发热体1001的两端分别连接于在壳体安装的一对输入端子(未图示)。经由该一对输入端子从外部向发热体1001供给电力。此外,加热器本体也可以设为在绝缘体卷绕有带状的发热体的结构的面状加热器。此外,面状加热器的外形例如可以根据被处理物的形状而适当设计,例如可以是矩形或圆形。在保护构件1002上配置有支撑基板1003。另外,在该支撑基板1003上配置有热放射构造体100。也可以在支撑基板1003与第1导体层之间设置粘接层。支撑基板1003能够经由粘接层而与第1导体层101接合。支撑基板1003通过固定器具(未图示)等固定于壳体的内部,支撑热放射构造体100。作为支撑基板1003的材料,优选举出si、玻璃等容易维持平滑面且耐热性高且热翘曲低的素材。此外,支撑基板1003和加热器本体也可以不接触而是隔着空间上下分离配设。壳体的形状例如可举出内部具有空间且底面开放的大致长方体。在该壳体内部的空间中能够配置加热器本体及热放射构造体100。壳体可以以反射从发热体1001放出的红外线的方式由金属(例如sus、铝)形成。由发热体1001产生的热通过热传导等而移动至热放射构造体100,能够从热放射构造体100的放射面对加热的对象物选择性地放射特定的波长区域的红外线(最大峰值附近的波长区域的红外线)。因而,能够对该最大峰值附近的波长区域的红外线吸收率比较高的对象物高效地放射红外线而进行加热等。另外,对于加热器,要求在起动时能够尽早升温到运转温度,但本实施方式的热放射构造体具有在升温中(低温时)能够抑制热辐射而提早升温这一优点。(实施方式8:热控制装置)接着,关于将实施方式1所记载的热放射构造体100作为能够控制对象物的热(更具体而言是温度)的热控制装置进行应用的方式,使用图12进行说明。图12是示出在控制热的对象物2001上配置有作为热控制装置的热放射构造体100的结构的示意性剖视图。如上述说明所述,根据热放射构造体100所具有的热放出特性,在对象物2001为低温的情况下,配置在对象物2001上的热放射构造体100的热放射率小,所以能够减少从对象物2001向外部环境的放热量。其结果,能够抑制对象物2001的温度下降。另一方面,在对象物2001为高温的情况下,热放射构造体100的热放射率大,所以能够增多从对象物2001向外部环境的放热量。其结果,能够抑制对象物2001的温度上升。作为对象物,没有特别的制限,例如可举出电子设备。本实施方式的热控制装置可以配置于对象物的内部,或者也可以配置于外部。本实施方式的热控制装置通过热放射来放射热,所以热控制装置优选配置于外部,优选配置在对象物上。本实施方式的热控制装置又可以除了热放射构造体之外还包括其他构成要素,例如可以具备上述的支撑基板。此外,本实施方式可以作为包括对象物和作为控制该对象物中的热的热控制装置的本公开的热放射构造体的热控制系统来掌握。另外,本实施方式也可以作为通过将本公开的热放射构造体设置于对象物内或对象物外而控制对象物中的热的方法来掌握。此外,本发明不受上述实施方式的任何限定,只要属于本发明的技术范围,就当然能够以各种方式来实施。[实施例]以下,基于实施例对本实施方式进行说明。此外,本发明不受以下的实施例限定。(实施例1:使用了模拟的验证1)为了验证上述的实施方式1的热放射构造体100(参照图7(a))的热放射特性,使用电磁场模拟器(软件名:cstmicrowavestudio2016)进行了解析。关于所解析的热放射构造体100的结构,使用了铝(al)作为第1导体层101,使用了二氧化钒(vo2)作为第2导体层102,使用了非晶硅作为电介质层103。另外,基板设为了si基板。所解析的热放射构造体100的结构的尺寸示于表1。此外,纵宽l(前后方向的宽度)及纵向的间距pl(前后方向的间距)分别设定为与横宽w(左右方向的宽度)及横向的间距pw(左右方向的间距)相同的尺寸。[表1]尺寸(μm)pw1.20w0.95t10.10t20.20t30.30作为构成所解析的热放射构造体100的各材料的介电常数,参照了表2所示的定义式。[表2]图13示出模拟结果。图13(a)示出使用第2导体层102(二氧化钒)为高温相(345k)时的介电常数对热放射构造体100的放射特性进行解析的结果。图13(b)示出使用第2导体层102(二氧化钒)为低温相(335k)时的介电常数对热放射构造体100的放射特性进行解析的结果。此外,在图13(a)及(b)中,为了参考,也示出各个温度下的黑体的放射谱。由图13可知,低温时的热放射构造体100的热放射率比高温时的热放射构造体100的热放射率小。另外,由图13可知,热放射构造体100在波长大约10μm下以最大的程度进行共鸣。如上所述,该共鸣波长能够根据期望的目的而调整。(实施例2:使用了模拟的验证2)与实施例1同样地验证了上述的热放射构造体110(电介质层跟随第1导体层而具有周期构造的方式,参照图7(b))的热放射特性。关于所解析的热放射构造体110的结构,与实施例1同样,使用了铝(al)作为第1导体层101,使用了二氧化钒(vo2)作为第2导体层102,使用了非晶硅作为电介质层103。另外,基板设为了si基板。热放射构造体110的结构的尺寸也与实施例1同样地设定(参照表1)。此外,由于电介质层103跟随于第1导体层,所以其纵宽l、横宽w、纵向的间距pl及横向的间距pw与第1导体层相同。作为构成热放射构造体110的各材料的介电常数,也与实施例1同样地参照了表2所示的定义式。图14示出模拟结果。图14(a)示出使用第2导体层102(二氧化钒)为高温相(345k)时的介电常数对热放射构造体110的放射特性进行解析的结果。图14(b)示出使用第2导体层102(二氧化钒)为低温相(335k)时的介电常数对热放射构造体110的放射特性进行解析的结果。此外,在图14(a)及(b)中,为了参考,也示出各个温度下的黑体的放射谱。由图14可知,低温时的热放射构造体110的热放射率比高温时的热放射构造体110的热放射率小。(实施例3:使用了模拟的验证3)为了验证上述的实施方式2的热放射构造体120(参照图8)的热放射特性,使用电磁场模拟器(软件名:cstmicrowavestudio2016)进行了解析。关于所解析的热放射构造体120的结构,使用了二氧化钒(vo2)作为第1导体层121,使用了钨(w)作为第2导体层122,使用了非晶硅作为电介质层123。另外,基板设为了si基板。所解析的热放射构造体120的结构的尺寸示于表3。此外,纵宽l(前后方向的宽度)及纵向的间距pl(前后方向的间距)分别设定为与横宽w(左右方向的宽度)及横向的间距pw(左右方向的间距)相同的尺寸。[表3]尺寸(μm)pw0.60w0.50t10.10t20.10t30.30作为二氧化钒及非晶硅的介电常数,与实施例1同样地参照了表2所示的定义式。另外,作为钨的介电常数,参照了“refractiveindex.info-refractiveindexdatabase”(https://refractiveindex.info/)的“w(tungsten)”、“ordaletal.1988:n,k0.667-200μm”。图15示出模拟结果。图15(a)示出使用第1导体层121(二氧化钒)为高温相(345k)时的介电常数对热放射构造体120的放射特性进行解析的结果。图15(b)示出使用第1导体层121(二氧化钒)为低温相(335k)时的介电常数对热放射构造体120的放射特性进行解析的结果。此外,在图15(a)及(b)中,为了参考也示出各个温度下的黑体的放射谱。由图15可知,低温时的热放射构造体120的热放射率比高温时的热放射构造体120的热放射率小。(实施例4:使用了模拟的验证4)为了验证上述的热放射构造体100的热放射特性,除了取代铝而使用了钨作为第1导体层101且设为了下述表4的结构尺寸以外,与实施例1同样地进行了模拟。[表4]尺寸(μm)pw1.35w0.65t10.10t20.20t30.35此外,与实施例1同样,纵宽l(前后方向的宽度)及纵向的间距pl(前后方向的间距)分别设定为与横宽w(左右方向的宽度)及横向的间距pw(左右方向的间距)相同的尺寸。作为二氧化钒及非晶硅的介电常数,与实施例1同样地参照了表2所示的定义式。另外,作为钨的介电常数,参照了“refractiveindex.info-refractiveindexdatabase”(https://refractiveindex.info/)的“w(tungsten)”、“ordaletal.1988:n,k0.667-200μm”。图16示出模拟结果(吸收谱)。图16示出使用第2导体层102(二氧化钒)为高温相(370k)时的介电常数对热放射构造体100的放射特性进行解析的结果及使用第2导体层102(二氧化钒)为低温相(305k)时的介电常数对热放射构造体100的放射特性进行解析的结果。由图16可知,低温时的热放射构造体100的热放射率比高温时的热放射构造体100的热放射率小。(实施例5)利用以下的方法,实际制作了在实施例4中通过模拟进行了验证的热放射构造体100。首先,在支撑基板(si基板)的表面通过溅射而配置了钨(w)作为第1导体层101。接着,在第1导体层101的表面通过溅射而配置了非晶硅作为电介质层103。接着,在电介质层103的表面通过溅射法而配置了二氧化钒作为第2导体层102。然后,形成预定的抗蚀剂图案,实施反应性离子蚀刻,由此制作了热放射构造体100。图17示出所制作的热放射构造体100的sem图像。如图17的sem图像所示,以使作为第2导体层102的二氧化钒具有周期构造的方式进行了图案化。针对所制作的热放射构造体100,利用红外分光光度计(产品名:nicoletis50,thermofisher公司制)测定了305k及370k的温度下的吸收谱。此外,根据基尔霍夫定律可理解到,吸收率及放射率(辐射率)相等。将得到的吸收谱示于图18。由图18可知,低温时的热放射构造体100的热放射率比高温时的热放射构造体100的热放射率小。另外,图19示出图16所示的通过模拟得到的吸收谱和图18所示的从实际制作的热放射构造体100得到的吸收谱的双方。如图19所示,确认了模拟结果与实测结果大致一致。(实施例6:使用了模拟的验证5)为了验证上述的热放射构造体100的热放射特性,使用了钨作为第1导体层101,取代非晶硅而使用了氧化铝(al2o3)作为电介质层103,且设为了下述表5的结构尺寸,除此以外,与实施例1同样地进行了模拟。[表5]尺寸(μm)pw3.10w2.40t10.10t20.10t30.30此外,与实施例1同样,纵宽l(前后方向的宽度)及纵向的间距pl(前后方向的间距)分别设定为与横宽w(左右方向的宽度)及横向的间距pw(左右方向的间距)相同的尺寸。作为二氧化钒的介电常数,与实施例1同样地参照了表2所示的定义式。另外,作为钨的介电常数,参照了“refractiveindex.info-refractiveindexdatabase”(https://refractiveindex.info/)的“w(tungsten)”、“ordaletal.1988:n,k0.667-200μm”。另外,作为氧化铝的介电常数,使用了利用分光椭圆偏振(j.a.woollam公司制红外区域自动多入射角分光椭圆率计ir-vase)测定出的折射率。图20示出模拟结果(吸收谱)。图20示出使用第2导体层102(二氧化钒)为高温相(370k)时的介电常数对热放射构造体100的放射特性进行解析的结果及使用第2导体层102(二氧化钒)为低温相(305k)时的介电常数对热放射构造体100的放射特性进行解析的结果。由图20可知,低温时的热放射构造体100的热放射率比高温时的热放射构造体100的热放射率小。(实施例7)利用以下的方法,实际制作了在实施例6中通过模拟进行了验证的热放射构造体100。首先,在支撑基板(si基板)的表面通过溅射而配置了钨(w)作为第1导体层101。接着,在第1导体层101的表面通过溅射而配置了氧化铝作为电介质层103。接着,在电介质层103的表面通过溅射法而配置了第2导体层102作为二氧化钒。然后,形成预定的抗蚀剂图案,实施反应性离子蚀刻,由此制作了热放射构造体100。图21示出所制作的热放射构造体100的sem图像。如图21的sem图像所示,以使作为第2导体层102的二氧化钒具有周期构造的方式进行了图案化。关于所制作的热放射构造体100,利用红外分光光度计(产品名:nicoletis50,thermofisher公司制)测定了305k及370k的温度下的吸收谱。将得到的吸收谱示于图22。由图22可知,低温时的热放射构造体100的热放射率比高温时的热放射构造体100的热放射率小。另外,图23示出图20所示的通过模拟得到的吸收谱和图22所示的从实际制作的热放射构造体100得到的吸收谱的双方。如图23所示,确认了模拟结果与实测结果大致一致。以上,虽然详细叙述了本发明的实施方式,但具体的结构不限定于该实施方式,即使存在不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更,它们也包含于本发明。标号说明1第1导体层2第2导体层3电介质层10热放射构造体100热放射构造体101第1导体层102第2导体层103电介质层110热放射构造体120热放射构造体121第1导体层122第2导体层123电介质层130热放射构造体131第1导体层132第2导体层133电介质层200热放射构造体201第1导体层202第2导体层203电介质层210热放射构造体1000加热器1001发热体1002保护构件1003支撑基板2000热控制系统2001对象物当前第1页12
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