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서로 이격 배치된, n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판영역들을 포함하는 벌크 기판;상기 n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판영역 상에 각각 대응되어 수직으로 형성된 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이;상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이의 각 상단에 따로 분리되어 접하는 제1 열방출부와 제2 열방출부; 상기 벌크 기판의 하부에 위치하고, 상기 n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판영역과 동시에 접하는 열흡수부; 및상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이 사이, 상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이를 형성하고 있는 나노선들 사이 및 상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이를 둘러싸는 측부를 채우고 있는 열보호막을 포함하고,상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이는 상기 나노선들의 직경이 상단부터 하단까지 일정하지 않는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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제1항에 있어서,상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이는 상기 나노선 상단의 직경이 상기 나노선 하단의 직경보다 크거나, 상기 나노선 상단의 직경이 상기 나노선 하단의 직경보다 작거나, 나노선 중간부분의 직경이 상단 및 하단보다 크거나, 나노선 중간부분의 직경이 상단 및 하단보다 작은 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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3
제2항에 있어서,상기 나노선 상단의 직경이 상기 나노선 하단의 직경보다 크거나, 상기 나노선 상단의 직경이 상기 나노선 하단의 직경보다 작은 경우, 상기 나노선의 상단 및 하단의 직경의 차이는 3 nm 내지 100 μm인 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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제1항에 있어서,상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이의 상단면 및 하단면은 원형, 삼각형, 사각형 또는 육각형의 형태인 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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제1항에 있어서,상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이의 상기 나노선들은 일정 패턴을 형성하며 배열되는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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제1항에 있어서, 상기 나노선의 길이는 5nm 내지 100μm인 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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7
제5항에 있어서, 상기 나노선들 간의 간격과 상기 나노선들 패턴의 한 변의 길이가 5nm 내지 100μm인 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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8
제1항에 있어서,상기 n형 도핑 물질로 P, As 또는 Sb를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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9
제1항에 있어서,상기 P형 도핑 물질로 B, BF2, Al 또는 Ga을 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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10
제1항에 있어서, 상기 열보호막은 절연막, 자연 산화막 또는 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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11
제10항에 있어서, 상기 절연막은 SiO2, SiN 또는 high-k 절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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12
제1항에 있어서, 상기 열흡수부 및 상기 열방출부는 각각 Pt, Al, Au, Cu, W, Ti 및 Cr 중 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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13
제1항에 있어서,상기 벌크 기판은 실리콘 기판, 사파이어 기판 또는 유리 기판 상에 결정질 실리콘, 폴리 실리콘, 비결정질 실리콘 또는 Bi2Te3의 반도체 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자
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14
벌크 기판의 상부에 서로 이격 배치된 제1 기판 영역 및 제2 기판 영역에 n형 및 p형 도핑하여 n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판영역을 형성하는 제1 단계; 상기 벌크 기판 상부를 식각하여, 상기 n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판영역의 상부에 각각 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이를 형성하는 제2 단계;상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이를 둘러싸는 측부와, 상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이 사이 및 상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이를 형성하고 있는 나노선들 사이에 열보호막을 증착하는 제3 단계;상기 n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이 각각의 상단에 제1 열방출부 및 제2 열방출부를 형성하는 제4 단계;상기 n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판영역의 하부가 노출되도록 상기 벌크 기판의 하부를 연마하는 제5 단계; 및상기 연마된 벌크 기판의 하부에 위치하고, 상기 n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판영역과 동시에 접하는 열흡수부를 형성하는 제6 단계를 포함하고,상기 제2 단계에서, n형 및 p형 비대칭 수직 나노선 어레이는 상기 나노선들의 직경이 상단부터 하단까지 일정하지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 제1 단계는, 상기 벌크 기판 상에 불순물 주입 보호막을 형성하는 단계;상기 벌크 기판의 제1 기판 영역을 제외한 나머지 영역 상에 제1 불순물 주입 방지막을 형성하는 단계;상기 제1 기판 영역에 n형 도핑하여 n형 도핑된 제1 기판 영역을 형성하는 단계;상기 제1 불순물 주입 방지막을 제거하는 단계;상기 기판의 제2 기판 영역을 제외한 나머지 영역 상에 제2 불순물 주입 방지막을 형성하는 단계;상기 제2 기판 영역에 p형 도핑하여 p형 도핑된 제2 기판 영역을 형성하는 단계; 및상기 제2 불순물 주입 방지막 및 상기 불순물 주입 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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16
제14항에 있어서, 상기 n형 또는 상기 p형 도핑되는 물질의 주입 농도는 1016cm-3 내지 1020cm-3 인 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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17
제14항에 있어서, 상기 n형 또는 상기 p형 도핑되는 깊이는 5nm 내지 100μm인 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 제2 단계는,상기 n형 도핑된 제1 기판영역 및 p형 도핑된 제2 기판 영역 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 마스크 패턴 사이로 노출된 기판 영역을 건식 식각하여 n형 도핑된 제1 기판 영역 및 p형 도핑된 제2 기판 영역 상에 비대칭 수직 나노선을 형성하는 단계; 및상기 마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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제18항에 있어서, 상기 비대칭 수직 나노선을 형성하는 단계 및 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 사이에, 상기 비대칭 수직 나노선을 습식 식각하여 표면 거칠기를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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제14항에 있어서,상기 열흡수부 및 상기 열방출부는 각각 금속 물질을 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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제20항에 있어서,상기 금속 물질은 Pt, Al, Au, Cu, W, Ti 및 Cr 중 선택되는 적어도 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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제20항에 있어서,상기 열흡수부 및 상기 열방출부는 상기 금속물질을 증착하기 전에 습식 식각을 통해 자연 산화막을 제거하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 제5 단계는, 반도체 연마 공정, 건식 식각 또는 습식 식각 공정을 이용하여 연마하는 것을 특징으로 하는 비대칭 수직 나노선 열전소자 제조방법
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