열전 나노 안테나 및 제조방법, 그를 포함한 에너지 하베스팅
Thermoelectric Nanoantenna and manufacturing method thereof, Energy harvesting including same
특허 요약
본 발명은 높은 Voc(Open-circuit voltage)을 제공하는 열전 나노 안테나를 제안한다. 본 발명의 열전 나노 안테나는 제1 두께의 접지 기판; 상기 제1 두께보다 두껍게 형성되는 상기 접기 기판 상의 유전체 기판; 상기 유전체 기판 상에 형성된 보타이 안테나; 및 상기 보타이 안테나의 중심블록에서 서로 다른 방향으로 각각 분기된 제1 나노 열전대와 제2 나노 열전대를 포함하여 구성된다. 이러한 구성에서 보타이 안테나의 길이(L), 상기 유전체 기판의 사이즈(S), 상기 제1 나노 열전대와 제2 나노 열전대의 전체 길이(Lt)가 각각 1225㎚, 35㎛, 20㎛일 때, 공진 주파수는 28.3THz에서 상기 열전 나노 안테나의 온도차(△T)는 76.33mK, Voc는 2.03㎶의 특성을 제공한다.
청구항
번호청구항
1

제1 두께의 접지 기판; 상기 제1 두께보다 두껍게 형성되는 상기 접지 기판 상의 유전체 기판; 상기 유전체 기판 상에 형성된 보타이 안테나; 및 상기 보타이 안테나의 중심블록에서 서로 다른 방향으로 각각 분기된 제1 나노 열전대와 제2 나노 열전대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 열전 나노 안테나.

2

제1항에 있어서,상기 접지기판은 Al(알루미늄) 재질이고, 상기 유전체 기판은 SiO2(silicon dioxide) 재질인, 열전 나노 안테나.

3

제1항에 있어서,상기 보타이 안테나는, 티타늄(Ti) 기반의 안테나이고, 상기 제1 나노 열전대는 티타늄(Ti)으로 형성되고, 제2 나노 열전대는 니켈(Ni)로 형성되는, 열전 나노 안테나.

4

제1항에 있어서,상기 보타이 안테나의 길이(L), 상기 유전체 기판의 사이즈(S), 상기 제1 나노 열전대와 제2 나노 열전대의 전체 길이(Lt)가 각각 1225㎚, 35㎛, 20㎛일 때, 공진 주파수 28.3THz에서 상기 열전 나노 안테나의 온도차(△T)는 76.33mK, Voc(Open-circuit voltage)는 2.03㎶인, 열전 나노 안테나.

5

제1항에 있어서,상기 유전체 기판 사이즈(S)가 35㎛ 일 때 VoC(Open-circuit voltage)가 가장 높은, 열전 나노 안테나.

6

삭제

7

제1항에 있어서,상기 접지 기판의 두께(Tr) 및 유전체 기판의 두께(Ts)는 각각 200㎚, 1.2㎛이고, 상기 보타이 안테나, 제1 나노 열전대 및 제2 나노 열전대 두께는 60㎚이며,상기 보타이 안테나의 각도(α)는 50°이며, 상기 제1 나노 열전대와 제2 나노 열전대의 너비(d)는 70㎚인, 열전 나노 안테나.

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제1항 내지 제5항, 제7항 중 어느 한 항을 포함하여 구성되는 열전 나노 안테나를 통해 획득된 Voc(Open-circuit voltage)를 전기 에너지로 변환하여 각종 디바이스의 구동 에너지로 제공하는 것을 특징으로 하는, 에너지 하베스팅 시스템.

9

실리콘 웨이퍼 상의 SiO2(silicon dioxide)를 소정 두께 제거하는 단계; 상기 SiO2(silicon dioxide)가 제거된 실리콘 웨이퍼 상에 접지 기판을 제1 두께로 형성하는 단계; 상기 접지 기판 상에 유전체 기판을 제2 두께로 형성하는 단계; 및 상기 유전체 기판 상에 제1암과 제2암이 대칭인 보타이 안테나와, 상기 보타이 안테나의 중심블록을 중심으로 상기 제1암 및 제2암과 수직인 방향으로 제1 나노 열전대 및 제2 나노 열전대를 형성하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 열전 나노 안테나 제조방법.

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제9항에 있어서,상기 제1 나노 열전대 및 제2 나노 열전대의 단부에 본딩 패드를 패턴화하는 단계를 더 포함하는, 열전 나노 안테나 제조방법.

11

제9항에 있어서,상기 접지 기판은 Al(알루미늄) 재질로 200㎚ 두께만큼 형성하고, 상기 유전체 기판은 SiO2(silicon dioxide) 재질로 1.2㎛ 두께만큼 형성하는, 열전 나노 안테나 제조방법.

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제11항에 있어서,상기 보타이 안테나 및 상기 제1 나노 열전대는 티타늄(Ti)으로 형성하고, 상기 제2 나노 열전대는 니켈(Ni)로 형성하며, 상기 제2 나노 열전대는 상기 유전체 기판과의 사이에 제1 두께의 니켈(Ni)을 먼저 접착층으로 사용한 후 그 위에 제2 두께의 니켈(Ni)를 패터닝하여 형성하는, 열전 나노 안테나 제조방법.

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제9항에 있어서,상기 보타이 안테나의 길이(L), 상기 유전체 기판의 사이즈(S), 상기 제1 나노 열전대와 제2 나노 열전대의 전체 길이(Lt)가 각각 1225㎚, 35㎛, 20㎛일 때, 공진 주파수는 28.3THz에서 상기 열전 나노 안테나의 온도차(△T)는 76.33mK, Voc(Open-circuit voltage)는 2.03㎶인, 열전 나노 안테나 제조방법.