熱電體、熱電元件、熱電轉(zhuǎn)換元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及熱電體、熱電元件、熱電元件的制造方法、熱電轉(zhuǎn)換元件、熱電轉(zhuǎn)換元 件的制造方法、熱式光檢測(cè)器、熱式光檢測(cè)器的制造方法以及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知一種熱電體，是用于表示根據(jù)溫度變化而極化（表面電荷）發(fā)生變化的現(xiàn)象 (熱電效應(yīng)）的物質(zhì)。
[0003] 而且，作為光傳感器，已知一種熱式光檢測(cè)器，通過(guò)光吸收層吸收從物體輻射的 光，然后將光轉(zhuǎn)換成熱，通過(guò)熱檢測(cè)元件測(cè)量溫度變化。
[0004] 存在各種熱式光檢測(cè)器，但就靈敏度優(yōu)異而言，具備由包含熱電體的材料構(gòu)成的 熱電元件的熱式光檢測(cè)器正廣泛使用（例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1)。
[0005] 作為構(gòu)成熱電元件的材料，一直使用鋯鈦酸鉛，但由于該材料包含鉛（Pb)作為構(gòu) 成元素，因此從環(huán)境問(wèn)題等觀點(diǎn)出發(fā)，并不優(yōu)選。
[0006] 另外，也曾嘗試使用除鋯鈦酸鉛之外的熱電體，但目前還無(wú)法獲得穩(wěn)定的高熱電 系數(shù)（靈敏度）。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2013-134081號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種能在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高熱電系數(shù)（靈 敏度）的熱電體、由包含所述熱電體的材料構(gòu)成的熱電元件、可高效制造所述熱電元件的 熱電元件的制造方法、具備所述熱電元件的熱電轉(zhuǎn)換元件、可高效制造所述熱電轉(zhuǎn)換元件 的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法、具備所述熱電元件的熱式光檢測(cè)器、可高效制造所述熱式光 檢測(cè)器的熱式光檢測(cè)器的制造方法、以及具備所述熱式光檢測(cè)器的電子設(shè)備。
[0011] 通過(guò)下述的本發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。
[0012] 本發(fā)明的熱電體的特征在于，包括：
[0013] 包含鐵、錳、鉍和釓的氧化物，
[0014] 所述氧化物具有鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)，
[0015] 在所述氧化物中，所述釓的原子數(shù)相對(duì)于A位元素的原子數(shù)的總和的比為8. 0原 子％以上18原子％以下。
[0016] 由此，能夠提供可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電 體。
[0017] 在本發(fā)明的熱電體中，優(yōu)選的是，所述氧化物中的所述錳的原子數(shù)相對(duì)于B位元 素的原子數(shù)的總和的比為1. 〇原子％以上2. 0原子％以下。
[0018] 由此，能夠更高程度地兼顧優(yōu)異的絕緣性和優(yōu)異的剩余極化強(qiáng)度。
[0019] 在本發(fā)明的熱電體中，優(yōu)選的是，所述氧化物中的鈦的原子數(shù)相對(duì)于B位元素的 原子數(shù)的總和的比為〇原子％以上4. 0原子％以下。
[0020] 由此，能夠更高程度地兼顧優(yōu)異的絕緣性和優(yōu)異的剩余極化強(qiáng)度。
[0021] 優(yōu)選的是，本發(fā)明的熱電體在-40°C以上40°C以下范圍內(nèi)的環(huán)境溫度下使用。
[0022] 由此，能夠尤其提高熱電體的熱電系數(shù)（靈敏度），并且尤其提高熱電系數(shù)（靈敏 度）的穩(wěn)定性。另外，這樣的溫度范圍是實(shí)用性高的溫度范圍，通過(guò)在這樣的溫度范圍內(nèi)使 用本發(fā)明的熱電體，熱電體的適用范圍變得十分廣泛。
[0023] 本發(fā)明的熱電元件的特征在于，具備：
[0024] 第一電極；
[0025] 本發(fā)明的熱電體；以及
[0026] 第二電極。
[0027] 由此，能夠提供可靠性高的熱電元件，具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高 熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0028] 本發(fā)明的熱電元件的制造方法的特征在于，包括以下工序：層疊第一電極、本發(fā)明 的熱電體、以及第二電極。
[0029] 由此，能夠提供可高效制造可靠性高的熱電元件的熱電元件的制造方法，熱電元 件具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0030] 本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的特征在于，具有：
[0031] 本發(fā)明的熱電元件；
[0032] 光吸收層；以及
[0033] 絕緣層，設(shè)置在所述熱電元件和所述光吸收層之間。
[0034]由此，能夠提供可靠性高的熱電轉(zhuǎn)換元件，具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定 的高熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0035] 本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的特征在于，具有以下工序：
[0036] 形成本發(fā)明的熱電元件；以及
[0037] 形成隔著絕緣層覆蓋所述熱電元件的至少一部分的光吸收層。
[0038] 由此，能夠提供可高效制造可靠性高的熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方 法，熱電轉(zhuǎn)換元件具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0039] 本發(fā)明的熱式光檢測(cè)器的特征在于，具備：本發(fā)明的熱電元件。
[0040] 由此，能夠提供可靠性高的熱式光檢測(cè)器，具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定 的高熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0041] 本發(fā)明的熱式光檢測(cè)器的特征在于，具備：使用本發(fā)明的熱電元件的制造方法而 制造的熱電元件。
[0042]由此，能夠提供可靠性高的熱式光檢測(cè)器，具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定 的高熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0043] 本發(fā)明的熱式光檢測(cè)器的制造方法的特征在于，具有以下工序：
[0044] 準(zhǔn)備具有基板和犧牲層的基座構(gòu)件；
[0045] 在所述基座構(gòu)件的設(shè)置有所述犧牲層一側(cè)的表面上形成支承構(gòu)件；
[0046] 在所述支承構(gòu)件上形成本發(fā)明的熱電元件；
[0047] 形成隔著絕緣層覆蓋所述熱電元件的外表面的光吸收層；
[0048] 將所述支承構(gòu)件圖案化；以及
[0049] 蝕刻所述犧牲層。
[0050] 由此，能夠提供可高效制造可靠性高的熱式光檢測(cè)器的熱式光檢測(cè)器的制造方 法，熱式光檢測(cè)器具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0051] 本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具備：本發(fā)明的熱式光檢測(cè)器。
[0052] 由此，能夠提供可靠性高的電子設(shè)備，具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高 熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
[0053] 本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具備：使用本發(fā)明的熱式光檢測(cè)器的制造方法而 制造的熱式光檢測(cè)器。
[0054] 由此，能夠提供可靠性高的電子設(shè)備，具備可在較大的溫度范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的高 熱電系數(shù)（靈敏度）的熱電體。
【附圖說(shuō)明】
[0055] 圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的熱式光檢測(cè)器的俯視圖。
[0056] 圖2是沿圖1中的A-A線的截面圖。
[0057] 圖3的（a)和（b)是隨時(shí)間變化示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的熱式光檢測(cè)器的 制造方法的主要工序的圖。
[0058] 圖4的（a)和（b)是隨時(shí)間變化示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的熱式光檢測(cè)器的 制造方法的主要工序的圖。
[0059] 圖5的（a)和（b)是隨時(shí)間變化示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的熱式光檢測(cè)器的 制造方法的主要工序的圖。
[0060] 圖6的（a)和（b)是隨時(shí)間變化示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的熱式光檢測(cè)器的 制造方法的主要工序的圖。
[0061] 圖7是本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的熱式光檢測(cè)器的俯視圖。
[0062] 圖8是示出本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的熱式光檢測(cè)裝置的俯視圖。
[0063] 圖9是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的電子設(shè)備的構(gòu)成圖。
[0064] 圖10的（a)和（b)是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的電子設(shè)備的傳感器裝置的構(gòu)成圖。
[0065] 圖11是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的作為電子設(shè)備的太赫茲相機(jī)的構(gòu)成圖。
[0066] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0067] 1 熱式光檢測(cè)器 10 基座構(gòu)件
[0068] 11 基板 12 襯墊層
[0069] 13a 蝕刻終止膜（第一蝕刻終止膜）
[0070] 13b 蝕刻終止膜（第二蝕刻終止膜）
[0071] 14 犧牲層 20 支柱（柱構(gòu)件）
[0072] 21 插頭 30 支承構(gòu)件（膜片）
[0073] 31 主體部 32 連接部
[0074] 33、33a、33b 臂部 33A 第一連結(jié)部（連結(jié)部）
[0075] 33B 第二連結(jié)部 33C 彎曲部
[0076] 33C1 外側(cè) 33C2 內(nèi)側(cè)
[0077] 40 熱檢測(cè)元件（熱電元件）41、41a、41b配線層
[0078] 42 第一電極（下部電極） 43 第二電極（上部電極）
[0079] 44 熱電體（熱電體層） 45a 保護(hù)膜（第一保護(hù)膜）
[0080] 45b 保護(hù)膜（第二保護(hù)膜） 46 絕緣層
[0081] 47、47a、47b 接觸孔 50 光吸收層
[0082] 60 空洞部 70 第一寬幅部（寬幅部）
[0083] 71a、71b 擴(kuò)張部 72a、72b 擴(kuò)張部
[0084] 80 第二寬幅部 81a、81b 擴(kuò)張部
[0085] 82a、82b 擴(kuò)張部
[0086] 100 熱式光檢測(cè)裝置（熱式光陣列傳感器）
[0087] 101 開(kāi)口部 200 電子設(shè)備
[0088] 400 光學(xué)系統(tǒng) 410 傳感器裝置
[0089] 420 圖像處理部 430 處理部
[0090] 440 存儲(chǔ)部 450 操作部
[0091] 460 顯示部 500 傳感器陣列（焦點(diǎn)面陣列）
[0092] 510 行選擇電路（行驅(qū)動(dòng)器）520 讀出電路
[0093] 530 A/D轉(zhuǎn)換部 550 控制電路（定時(shí)生成電路）
[0094] 1000 太赫茲相機(jī)（電子設(shè)備）1010 控制單元
[0095] 1020 照射光單元 1030 光學(xué)濾波器
[0096] 1040 攝像單元 1050 顯示部
[0097] 1060 人物 1070 特定物質(zhì)
[0098] WL0、WL1、WL2、WL238、WL239 行線
[0099] DL0、DL1、DL2、DL3、DL318、DL319 列線
【具體實(shí)施方式】
[0100] 下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0101] 熱電體
[0102] 首先，說(shuō)明本發(fā)明的熱電體。
[0103] 本發(fā)明的熱電體包括包含鐵（Fe)、錳（Mn)、鉍（Bi)和釓（Gd)的氧化物。
[0104] 而且，所述氧化物具有鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)，釓（Gd)的原子數(shù)相對(duì)于A位元素的原 子數(shù)的總和的比為8. 0原子％以上18原子％以下。
[0105] 通過(guò)形成這種構(gòu)成，熱電體具有雙滯后性，在較大的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的高熱 電系數(shù)（靈敏度）。
[0106] 相反，在不滿足上述條件的情況下，則得不到滿意的結(jié)果。
[0107] 例如，當(dāng)釓（Gd)的原子數(shù)相對(duì)于具有鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)的A位元素的原子數(shù)的總 和的比不足所述下限值時(shí)，氧化物具有例如鐵電體的滯后性，而無(wú)法獲得充足的熱