[发明专利]石墨结构体、电子部件及电子部件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨结构体和使用石墨结构体的电子部件及其制造方法。

背景技术

将热能转换为电力的技术、即热电转换技术，可将产业用品、生活用品的废热作为电力得到有效利用，因此，作为着眼于防止地球温暖化的重要技术，已受到来自众多领域的关注。

热电转换器件一般具有通过电极来夹持P型、N型的半导体热电转换材料的结构。为了使热电转换材料的效率高，则需要被称为ZT的无因次性能指数大。为了提高性能指数ZT，则需要具有高塞贝克系数、具有高电导率以及具有低热导率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-178070号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于同时满足高电导率和低热导率而言，根据不同情况需要具有自相矛盾的性质。例如，通过使材料纳米结构化，可以在纳米结构的界面上散射声子(phonon)，降低导热性。另一方面，若对材料进行纳米结构化，则在多数情况下还同时抑制导电性。

因此，通常难以同时满足高电导率和低热导率，目前尚未发现具有非常高的性能指数ZT的热电转换材料。

本发明的目的在于，提供电导率高而热导率低的石墨结构体以及使用这种石墨结构体的高性能电子部件及其制造方法。

解决课题的方法

根据一实施方式，可提供一种石墨结构体，其具有石墨烯片(graphene sheets)的层叠体以穹顶状弯曲而成的多个晶畴(domain)，前述多个晶畴配置成平面状，并且相邻的晶畴之间互相接触。

另外，根据另一实施方式，可提供一种包含石墨结构体的电子部件，其中，所述石墨结构体具有石墨烯片的层叠体以穹顶状弯曲而成的多个晶畴，前述多个晶畴配置成平面状，并且相邻的晶畴之间互相接触。

另外，根据又一实施方式，可提供一种电子部件的制造方法，其中，所述制造方法包括：在基板上形成催化剂金属膜的工序；使前述催化剂金属膜的表面粗糙化的工序；以及，通过将粗糙化后的前述催化剂金属膜作为催化剂来生长石墨，从而形成石墨结构体的工序，其中，该石墨结构体具有对应于前述催化剂金属膜的前述表面的凹凸形状而形成的多个穹顶状石墨的晶畴。

发明的效果

根据本发明公开的石墨结构体，可以同时实现高电导率和低热导率。因此，通过使用该石墨结构体来形成电子部件，可实现性能指数高的热电转换元件等高性能电子部件。

附图说明

图1是表示第一实施方式的石墨结构体结构的剖面图。

图2是表示第一实施方式的石墨结构体结构的放大剖面图。

图3是表示第一实施方式的石墨结构体结构的俯视图。

图4是表示催化剂金属膜形状与所生长的石墨结构体形状之间关系的图(其一)。

图5是表示催化剂金属膜形状与所生长的石墨结构体形状之间关系的图(其二)。

图6是表示催化剂金属膜的膜厚与所生长的石墨层的膜厚之间关系的图。

图7是表示第一实施方式的石墨结构体的制造方法的工序剖面图(其一)。

图8是表示第一实施方式的石墨结构体的制造方法的工序剖面图(其二)。

图9是表示第二实施方式的热电转换元件结构的概略剖面图。

图10是表示第二实施方式的其它例子的热电转换元件结构的概略剖面图。

图11是表示第二实施方式的热电转换元件的制造方法的工序剖面图(其一)。

图12是表示第二实施方式的热电转换元件的制造方法的工序剖面图(其二)。

图13是表示第三实施方式的片状结构体结构的概略剖面图。

图14是表示第三实施方式的片状结构体的制造方法的工序剖面图。

具体实施方式

[第一实施方式]

通过图1至图8，说明第一实施方式的石墨结构体及其制造方法。

图1和图2是表示本实施方式的石墨结构体结构的剖面图。图3是表示本实施方式的石墨结构体结构的俯视图。图4和图5是表示催化剂金属膜形状与所生长的石墨结构体形状之间关系的图。图6是表示催化剂金属膜的膜厚与所生长的石墨层的膜厚之间关系的图。图7和图8是表示本实施方式的石墨结构体的制造方法的工序剖面图。

首先，根据图1至图6，说明基于本实施方式的石墨结构体的结构。

图1是表示在基板上形成有催化剂金属膜和石墨层的试样剖面结构的TEM图像的模拟图。