热电体、热电元件、热电转换元件及其制造方法_5

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的任意构成,另外,也可添加任意构成。
[0226] 另外,本发明可适当适用于各种热式光检测器。另外,作为本发明的电子设备,例 如可列举出红外线传感器装置、温度记录装置、车载用夜间照相机或监控照相机等,但并不 限定于此。
[0227] 实施例
[0228] 下面,通过列举具体的实施例来进一步详细说明本发明,但本发明并不仅限于这 些实施例。需要说明的是,在以下说明中,未特别示出温度条件的处理是指在室温(25°C) 下进行的处理。另外,关于各种测量条件,未特别示出温度条件的数值也均指室温(25°C) 下的数值。
[0229] [1]热电体的制造
[0230] 实施例1
[0231] 按预定比例准备乙酸铋、乙酸钆、乙酸铁、乙酸锰和四异丙醇钛,放入丙酸溶液后 混合,之后,在140°C下加热120分钟。
[0232] 将由此得到的混合液涂覆到厚度为200nm的Pt膜(第一电极)上后,通过进行加 热处理,形成厚度为400nm的热电体(热电体层)。所形成的热电体由包含铁、锰、铋、钆和 钛的氧化物构成,在该氧化物中,钆的原子数相对于A位元素的原子数的总和的比为16. O 原子%,锰的原子数相对于B位元素的原子数的总和的比为1.0 原子%,钛的原子数相对于 B位元素的原子数的总和的比为3. O原子%。
[0233] 之后,在使用聚酰亚胺胶带覆盖第一电极和热电体的层叠体的一部分的状态下, 通过进行溅射,在热电体的表面(与第一电极相对的面的相反侧的面)的一部分上形成厚 度为200nm的Pt膜(第二电极)。
[0234] 实施例2~8
[0235] 除了改变用于制备混合液的各脂肪酸金属盐的溶液的混合比例,以使所形成的热 电体的组分如表1所示之外,其余与所述实施例1相同地制造第一电极1、热电体以及第二 电极的层叠体。
[0236] 比较例1、2
[0237] 除了改变用于制备混合液的各脂肪酸金属盐的溶液的混合比例,以使所形成的热 电体的组分如表1所示之外,其余与所述实施例1相同地制造第一电极1、热电体以及第二 电极的层叠体。
[0238] 比较例3
[0239] 除了在制备混合液时,使用乙酸镧来代替乙酸钆,并改变乙酸铋、乙酸镧、乙酸铁、 乙酸锰和四异丙醇钛的混合比例之外,其余与所述实施例1相同地制造第一电极1、热电体 以及第二电极的层叠体。
[0240] 关于所述各实施例和比较例,热电体的组分在表1中统一示出。需要说明的是,在 表1中,"Fe比例"一栏示出了在构成热电体的氧化物中铁(Fe)的原子数相对于B位元素 的原子数的总和的比,"Μη比例"一栏示出了在构成热电体的氧化物中锰(Mn)的原子数相 对于B位元素的原子数的总和的比,"Ti比例"一栏示出了在构成热电体的氧化物中钛(Ti) 的原子数相对于B位元素的原子数的总和的比,"Bi比例"一栏示出了在构成热电体的氧化 物中铋(Bi)的原子数相对于A位元素的原子数的总和的比,"Gd比例"一栏示出了在构成 热电体的氧化物中钆(Gd)的原子数相对于A位元素的原子数的总和的比,"La比例"一栏 示出了在构成热电体的氧化物中镧(La)的原子数相对于A位元素的原子数的总和的比。
[0241] 表 1
[0242]
[0243] [2]评价
[0244] [2.1]热电系数
[0245] 关于所述各实施例和比较例,通过使用热激电流(TSC :Thermal Stimulated Current)测量装置(理学公司制造,TS-P0LAR),使温度以一定的升温速度从-50°C上升至 50°C,测量此时产生的电流值,根据其测量值求出各温度下的热电系数,并按以下标准进行 了评价。
[0246] A :最大的热电系数为110nC/cm2 · K以上。
[0247] B :最大的热电系数为100nC/cm2 · K以上且不足110nC/cm2 · K。
[0248] C :最大的热电系数为60nC/cm2 · K以上且不足100nC/cm2 · K。
[0249] D :最大的热电系数为50nC/cm2 · K以上且不足60nC/cm2 · K。
[0250] E :最大的热电系数不足50nC/cm2 · K。
[0251] [2. 2]热电系数的稳定性
[0252] 根据上述[2. 1]的结果,求出热电系数在-40°C以上40°C以下的温度区域内的最 大值和最小值,并按以下标准进行了评价。
[0253] A :热电系数的最大值与最小值的差不足20nC/cm2 · K。
[0254] B :热电系数的最大值与最小值的差为20nC/cm2 · K以上且不足30nC/cm2 · K。
[0255] C :热电系数的最大值与最小值的差为30nC/cm2 · K以上且不足40nC/cm2 · Κ。
[0256] D :热电系数的最大值与最小值的差为40nC/cm2 · K以上且不足50nC/cm2 · Κ。
[0257] E :热电系数的最大值与最小值的差为50nC/cm2 · K以上。
[0258] [2. 3]剩余极化强度(电极化强度)的测量
[0259] 关于所述各实施例和比较例,使用FCE铁电体评价体系(东阳技术公司制造),在 25°C的测量温度下,作为前波形施加峰值电压为-20V的单侧三角波,2秒后,施加峰值电压 为20V的标准三角波(+20V - -20V),求出此时的剩余极化强度,并按以下标准进行了评价。 需要说明的是,驱动频率设为IkHz。
[0260] A :剩余极化强度值为90 μ C/cm2以上。
[0261] B :剩余极化强度值为80 μ C/cm2以上且不足90 μ C/cm 2。
[0262] C :剩余极化强度值为70 μ C/cm2以上且不足80 μ C/cm 2。
[0263] D :剩余极化强度值为60 μ C/cm2以上且不足70 μ C/cm 2。
[0264] E :剩余极化强度值不足60 μ C/cm2。
[0265] [2· 4]漏电流的测量(绝缘性评价)
[0266] 关于所述各实施例和比较例,在像上述那样制造的第一电极、热电体以及第二电 极的层叠体的第一电极和第二电极之间施加电压,测量此时的漏电流流量,并按以下标准 进行了评价。
[0267] (施加 60 μ V 时)
[0268] A :漏电流不足 I. 0Ε-10Α · cm 2。
[0269] B :漏电流为 I. 0E-10A · cm 2以上且不足 3· 3E-10A · cm 2。
[0270] C :漏电流为 3· 3E-10A · cm 2以上且不足 6· 7E-10A · cm 2。
[0271] D :漏电流为 6· 7E-10A · cm 2以上且不足 I. 0E-9A · cm 2。
[0272] E :漏电流为 I. 0E-9A · cm 2以上。
[0273] (施加 12V 时)
[0274] A :漏电流不足 I. 2E-4A · cm 2。
[0275] B :漏电流为 I. 2E-4A · cm 2以上且不足 I. 2E-3A · cm 2〇
[0276] C :漏电流为 I. 2E-3A · cm 2以上且不足 I. 2E-2A · cm 2〇
[0277] D :漏电流为 I. 2E-2A · cm 2以上且不足 I. 2E-1A · cm 2〇
[0278] E:漏电流为L2E-lA·cm2以上。
[0279] 这些结果在表2中统一示出。
[0280] 表 2
[0281]
[0282] 从表2可清楚地得知,本发明得到了在较大的温度范围内具有稳定的高热电系数 (灵敏度)的热电体。与此相比,在比较例中,并未得到满意的结果。
【主权项】
1. 一种热电体,其特征在于,包括: 包含铁、锰、铋和钆的氧化物, 所述氧化物具有钙钛矿型晶体结构, 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。2. 根据权利要求1所述的热电体,其特征在于, 在所述氧化物中,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. 0原子% 以上2. 0原子%以下。3. 根据权利要求1或2所述的热电体,其特征在于, 在所述氧化物中,钛的原子数相对于B位元素的原子数的总和的比为0原子%以上4. 0 原子%以下。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的热电体,其特征在于, 所述热电体在-40°C以上40°C以下范围内的环境温度下使用。5. -种热电元件,其特征在于,具备: 第一电极; 根据权利要求1至4中任一项所述的热电体;以及 第二电极。6. -种热电元件的制造方法,其特征在于,具有以下工序: 层叠第一电极、根据权利要求1至4中任一项所述的热电体和第二电极。7. -种热电转换元件,其特征在于,具有: 根据权利要求5所述的热电元件; 光吸收层;以及 绝缘层,设置在所述热电元件和所述光吸收层之间。8. -种热电转换元件的制造方法,其特征在于,具有以下工序: 形成根据权利要求5所述的热电元件;以及 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。9. 一种热式光检测器,其特征在于,具备: 根据权利要求5所述的热电元件。10. -种热式光检测器,其特征在于,具备: 使用根据权利要求6所述的热电元件的制造方法而制造的热电元件。11. 一种热式光检测器的制造方法,其特征在于,具有以下工序: 准备具有基板和牺牲层的基座构件; 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; 在所述支承构件上形成根据权利要求5所述的热电元件; 形成隔着绝缘层覆盖所述热电元件的外表面的光吸收层; 将所述支承构件图案化;以及 蚀刻所述牺牲层。12. -种电子设备,其特征在于,具备: 根据权利要求9或10所述的热式光检测器。13. -种电子设备,其特征在于,具备: 使用根据权利要求11所述的热式光检测器的制造方法而制造的热式光检测器。
【专利摘要】本发明提供热电体、热电元件、热电转换元件及其制造方法,可在较大的温度范围内获得稳定的高热电系数(灵敏度)。本发明的热电体的特征在于,包括包含铁、锰、铋和钆的氧化物,所述氧化物具有钙钛矿型晶体结构,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。在所述氧化物中,优选所述锰的原子数相对于B位元素的原子数的总和的比为1.0原子%以上2.0原子%以下。在所述氧化物中,优选钛的原子数相对于B位元素的原子数的总和的比为0原子%以上4.0原子%以下。热电体优选在-40℃以上40℃以下范围内的环境温度下使用。
【IPC分类】H01L35/14, H01L35/34
【公开号】CN105591018
【申请号】CN201510753584
【发明人】土屋泰
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年11月6日
【公告号】US20160131530
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