[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20210070096A - Apparatus for measuring thermoelectric property - Google Patents

Apparatus for measuring thermoelectric property Download PDF

Info

Publication number
KR20210070096A
KR20210070096A KR1020190160148A KR20190160148A KR20210070096A KR 20210070096 A KR20210070096 A KR 20210070096A KR 1020190160148 A KR1020190160148 A KR 1020190160148A KR 20190160148 A KR20190160148 A KR 20190160148A KR 20210070096 A KR20210070096 A KR 20210070096A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
base member
specimen
peltier module
thermoelectric
Prior art date
Application number
KR1020190160148A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이상권
박노원
윤요섭
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Priority to KR1020190160148A priority Critical patent/KR20210070096A/en
Publication of KR20210070096A publication Critical patent/KR20210070096A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

A thermoelectric property measuring device of an embodiment of the present invention comprises: a base member; a first plate disposed on the base member to support one side of a specimen; a Peltier module disposed between the base member and the first plate; and a second plate disposed on the base member, spaced apart from the first plate and supporting the other side of the specimen. The embodiment has an effect of simultaneously measuring thermoelectric properties in a vertical direction and a horizontal direction.

Description

열전 특성 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING THERMOELECTRIC PROPERTY}Thermoelectric property measuring device {APPARATUS FOR MEASURING THERMOELECTRIC PROPERTY}

실시예는 박막의 열전 특성을 측정하기 위한 열전 특성 측정장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a thermoelectric property measuring apparatus for measuring the thermoelectric property of a thin film.

열전 소재는 온도 구배에 따라 전위차가 발생하는데, 이러한 온도 구배에 따른 전위차가 발생하는 것을 제백효과(seebeck effect)라고 하며, 이러한 제백효과를 이용하면 에너지 발전이 가능하다.A thermoelectric material generates a potential difference according to a temperature gradient, and the generation of a potential difference according to the temperature gradient is called the Seebeck effect, and energy generation is possible by using this Seebeck effect.

상기 제백효과와 반대되는 개념으로는 펠티에 효과(peltier effect)라고 하며, 전위차에 의해 온도 구배가 발생하는 효과이다.The concept opposite to the Seebeck effect is called the Peltier effect, and is an effect in which a temperature gradient is generated by a potential difference.

어찌됐든, 열전 소재를 이용한 발전 효율의 척도로 사용되는 열전성능지수의 파라메터로 사용되는 열전 특성들은 제백계수, 전기전도도 및 열전도도 등이 있다.In any case, thermoelectric properties used as parameters of the thermoelectric figure of merit used as a measure of power generation efficiency using thermoelectric materials include Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity.

현재 이러한 열전 소재의 연구 방향은 소재에 나노 기술을 접목하여 나노 구조화된 소재를 개발하여 전기 전도도와 제백계수 감소를 가급적 적게 하면서 열전도도(k)를 줄여 열전 성능을 향상시키는 미세제어 합성이 일반적이며, 이러한 열전 소재의 미세한 샘플의 측정에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다.Currently, the research direction of these thermoelectric materials is to develop nano-structured materials by grafting nanotechnology to the materials, so that the reduction in electrical conductivity and Seebeck coefficient is as little as possible, while finely controlled synthesis that improves thermoelectric performance by reducing thermal conductivity (k) is common. , the demand for the measurement of microscopic samples of these thermoelectric materials is increasing.

그러나, 현재 박막형 샘플의 경우에는 수직방향(cross-plane direction) 측정만이 가능하다는 한계가 있다.However, in the case of the current thin-film sample, there is a limitation that only the cross-plane direction measurement is possible.

상술한 문제점을 해결하기 위해 실시예는 수직 및 수평 방향으로 박막의 열전 특성을 측정하기 위한 열전 특성 측정장치에 관한 것이다.In order to solve the above problems, the embodiment relates to a thermoelectric characteristic measuring apparatus for measuring the thermoelectric characteristics of a thin film in vertical and horizontal directions.

실시예의 열전 특성 측정장치는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재 상에 배치되어 시편의 일측을 지지하는 제1 플레이트와, 상기 베이스 부재와 제1 플레이트 사이에 배치된 펠티어 모듈과, 상기 베이스 부재 상에 배치되어 상기 제1 플레이트와 이격 배치되며 상기 시편의 타측을 지지하는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.The thermoelectric characteristic measuring device of the embodiment includes a base member, a first plate disposed on the base member to support one side of the specimen, a Peltier module disposed between the base member and the first plate, and disposed on the base member to be spaced apart from the first plate and may include a second plate supporting the other side of the specimen.

상기 제1 플레이트는 열전도도가 높은 볼트에 의해 상기 베이스 부재와 결합될 수 있다.The first plate may be coupled to the base member by a bolt having high thermal conductivity.

상기 펠티어 모듈은 전원을 공급하는 전원장치와 연결되도록 전원 라인이 상기 제1 플레이트의 외부로 돌출될 수 있다.In the Peltier module, a power line may protrude to the outside of the first plate so as to be connected to a power supply for supplying power.

상기 제2 플레이트의 상면은 상기 제1 플레이트의 상면과 동일한 높이에 배치될 수 있다.The upper surface of the second plate may be disposed at the same height as the upper surface of the first plate.

상기 제2 플레이트는 상기 제1 플레이트의 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.The second plate may be configured to be movable in a direction toward or away from the first plate.

상기 시편의 하부에는 게이트 라인이 연결될 수 있다.A gate line may be connected to a lower portion of the specimen.

상기 펠티어 모듈은 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트에 열을 공급할 수 있다.The Peltier module may supply heat to the first plate and the second plate.

상기 펠티어 모듈은 상기 제1 플레이트를 거쳐 상기 기판의 일측에 열을 공급할 수 있다.The Peltier module may supply heat to one side of the substrate through the first plate.

상기 펠티어 모듈은 상기 베이스 기판, 제2 플레이트를 거쳐 상기 기판의 타측에 열을 공급할 수 있다.The Peltier module may supply heat to the other side of the substrate through the base substrate and the second plate.

상기 펠티어 모듈은 상기 베이스 기판의 상면과 면접촉될 수 있다.The Peltier module may be in surface contact with the upper surface of the base substrate.

상기 제1 플레이트의 일측 및 제2 플레이트의 일측에 열전대가 형성되고, 상기 열전대를 통해 상기 시편의 온도를 측정할 수 있다.A thermocouple may be formed on one side of the first plate and one side of the second plate, and the temperature of the specimen may be measured through the thermocouple.

실시예는 수직 방향과 수평 방향의 열전 특성을 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.The embodiment has an effect of simultaneously measuring thermoelectric characteristics in a vertical direction and a horizontal direction.

도 1은 실시예에 따른 열전 특성 측정장치가 수직 방향의 열전 특성을 측정하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 열전 특성 측정장치가 수평 방향의 열전 특성을 측정하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4는 실제 측정된 결과물을 나타낸 도면이다.1 is a perspective view illustrating a thermoelectric characteristic measuring apparatus according to an embodiment measuring thermoelectric characteristics in a vertical direction.
2 is a perspective view illustrating a state in which the thermoelectric characteristic measuring apparatus according to the embodiment measures the thermoelectric characteristic in the horizontal direction.
3 and 4 are diagrams showing actually measured results.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 실시예에 따른 열전 특성 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 3 및 도 4는 실제 측정된 결과물을 나타낸 도면이다.1 and 2 are perspective views illustrating an apparatus for measuring thermoelectric characteristics according to an embodiment, and FIGS. 3 and 4 are views showing actually measured results.

여기서, 도 1은 실시예에 따른 열전 특성 측정장치가 수직 방향의 열전 특성을 측정하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 열전 특성 측정장치가 수평 방향의 열전 특성을 측정하는 모습을 나타낸 도면이다.Here, FIG. 1 is a view showing a state in which a thermoelectric characteristic measuring apparatus according to an embodiment measures thermoelectric characteristics in a vertical direction, and FIG. 2 is a view showing a state in which a thermoelectric characteristic measuring apparatus according to an embodiment measures thermoelectric characteristics in a horizontal direction. the drawing shown.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 열전 특성 측정장치는 베이스 부재(100)와, 상기 베이스 부재(100) 상에 배치된 펠티어 모듈(300)과, 상기 펠티어 모듈(300) 상에 배치된 제1 플레이트(200)와 상기 제1 플레이트(200) 상에 배치된 제2 플레이트(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 시편(S)은 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400) 사이에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the thermoelectric characteristic measuring apparatus according to the embodiment includes a base member 100 , a Peltier module 300 disposed on the base member 100 , and a first device disposed on the Peltier module 300 . It may include a first plate 200 and a second plate 400 disposed on the first plate 200 . Here, the specimen S may be disposed between the first plate 200 and the second plate 400 .

베이스 부재(100)는 챔버(미도시)에 연결되는 연결부일 수 있다. 베이스 부재(100)는 원형의 형상으로 형성될 수 있으나. 그 형상은 한정되지 않는다. 베이스 부재(100)는 열 전도율이 높은 물질로 형성될 수 있다. 베이스 부재(100)의 재질은 황동을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 베이스 부재(100)에는 2개의 돌출부(110,120)를 포함할 수 있다.The base member 100 may be a connection part connected to a chamber (not shown). The base member 100 may be formed in a circular shape. The shape is not limited. The base member 100 may be formed of a material having high thermal conductivity. The material of the base member 100 may include brass, but is not limited thereto. The base member 100 may include two protrusions 110 and 120 .

펠티어 모듈(300)은 열을 공급하는 역할을 한다. 펠티어 모듈(300)을 다각 면체 형상으로 형성될 수 있으나, 그 형상은 한정되지 않는다. 펠티어 모듈(300)은 제1 플레이트(200) 및 제2 플레이트(400)에 온도를 인가할 수 있다.The Peltier module 300 serves to supply heat. The Peltier module 300 may be formed in a polyhedral shape, but the shape is not limited thereto. The Peltier module 300 may apply a temperature to the first plate 200 and the second plate 400 .

펠티어 모듈(300)의 상면은 제1 플레이트(200)와 면 접촉하여 열을 전달할 수 있으며, 펠티어 모듈(300)의 하면은 베이스 부재(100)의 상면과 연결될 수 있다. 제2 플레이트(400)는 베이스 부재(100)와 연결되어 있기 때문에 펠티어 모듈(300)의 하면을 통해 전달한 열을 베이스 부재(100)를 통해 제2 플레이트(400)로 가해질 수 있다. 펠티어 모듈(300)의 상면과 하면은 서로 다른 온도차를 발생시켜 열을 인가할 수 있다.The upper surface of the Peltier module 300 may be in surface contact with the first plate 200 to transfer heat, and the lower surface of the Peltier module 300 may be connected to the upper surface of the base member 100 . Since the second plate 400 is connected to the base member 100 , heat transferred through the lower surface of the Peltier module 300 may be applied to the second plate 400 through the base member 100 . The upper and lower surfaces of the Peltier module 300 may generate different temperature differences to apply heat.

펠티어 모듈(300)에는 전원 라인(310)이 연결되어 외부 전원장치(미도시)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 전원 라인(310)은 2개의 라인으로 형성될 수 있으며, 1개의 라인은 펠티어 모듈(300)의 상면에 연결되고 다른 라인은 펠티어 모듈(300)의 하면에 연결될 수 있다. 전원장치는 LabVIEW 프로그램을 통해 컨트롤될 수 있다.A power line 310 is connected to the Peltier module 300 to receive power from an external power supply (not shown). The power line 310 may be formed of two lines, one line may be connected to the upper surface of the Peltier module 300 and the other line may be connected to the lower surface of the Peltier module 300 . The power supply can be controlled through the LabVIEW program.

제1 플레이트(200)는 일측과 타측이 일정 폭을 가지는 플레이트들로 이루어질 수 있으며, 양 플레이트를 연결하도록 연결부가 형성될 수 있다. 연결부의 폭은 일측 및 타측의 플레이트의 폭보다 작을 수 있다.The first plate 200 may be formed of plates having a predetermined width on one side and the other side, and a connection portion may be formed to connect both plates. The width of the connection part may be smaller than the width of the plates of one side and the other side.

제1 플레이트(200)는 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 제1 플레이트(200)는 AlN를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The first plate 200 may be formed of a material having high thermal conductivity. The first plate 200 may include AlN, but is not limited thereto.

제1 플레이트(200)는 펠티어 모듈(300) 상에서 베이스 부재(100)와 연결될 수 있다. 즉, 제1 플레이트(200)는 볼트(210)를 이용하여 베이스 부재에 결합될 수 있다. 볼트(210)는 열전도도가 높은 물질로 형성될 수 있다. 볼트(210)는 금속 재질을 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일예로, 볼트(210)는 세라믹 또는 스테인레스 재질을 포함할 수 있다.The first plate 200 may be connected to the base member 100 on the Peltier module 300 . That is, the first plate 200 may be coupled to the base member using the bolt 210 . The bolt 210 may be formed of a material having high thermal conductivity. The bolt 210 may be formed of a metal material, but is not limited thereto. For example, the bolt 210 may include a ceramic or stainless material.

볼트(210)는 제1 플레이트(200)에 형성된 구멍을 통과하여 베이스 부재(100)에 고정되며, 펠티어 모듈(300)이 움직이지 않도록 펠티어 모듈(300)을 고정할 수 있다.The bolt 210 is fixed to the base member 100 through a hole formed in the first plate 200 , and the Peltier module 300 may be fixed so that the Peltier module 300 does not move.

제2 플레이트(400)는 제1 플레이트(200) 상에 형성될 수 있다. 제2 플레이트(400)는 일 방향으로 형성된 바 형상으로 형성될 수 있다. 제2 플레이트(400)에는 두개의 결합 구멍이 형성되어 볼트(410)에 의해 베이스 부재(100)와 체결될 수 있다.The second plate 400 may be formed on the first plate 200 . The second plate 400 may be formed in a bar shape formed in one direction. Two coupling holes are formed in the second plate 400 to be fastened to the base member 100 by bolts 410 .

제2 플레이트(400)의 재질은 열전도도가 높은 재질을 포함할 수 있다. 제2 플레이트(400)는 AlN을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 플레이트(400)는 제1 플레이트(200)의 재질과 동일할 수 있다. 볼트(410)는 Al 또는 Mo 을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The material of the second plate 400 may include a material having high thermal conductivity. The second plate 400 may include AlN, but is not limited thereto. The second plate 400 may be the same as the material of the first plate 200 . The bolt 410 may include Al or Mo, but is not limited thereto.

제2 플레이트(400)는 박막의 수직 방향의 열전 특성을 측정할 경우, 제1 플레이트(200) 상에 배치될 수 있으나, 이를 제2 돌출부(120) 상으로 옮기게 되면 박막의 수평 방향의 열전 특성을 측정할 수 있게 된다.The second plate 400 may be disposed on the first plate 200 when measuring the thermoelectric characteristics of the thin film in the vertical direction, but when it is moved onto the second protrusion 120 , the thermoelectric characteristics of the thin film in the horizontal direction can be measured.

시편(S)은 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400) 사이에 배치될 수 있다. 시편(S)은 저차원 소재의 박막일 수 있다. 시편(S)은 상하면에 전극이 부착된 형태일 수 있다. 이러한 시편(S)은 열전도도 부분에서는 레이저를 통해 기판에 성장된 박막의 열전도도 차이에 대한 관찰 방법을 이용하여 재료의 저온이나 고온 등의 측정 환경 온도별 상황에서 측정하기 어려운 단점이 있다.The specimen S may be disposed between the first plate 200 and the second plate 400 . The specimen S may be a thin film of a low-dimensional material. The specimen S may be in a form in which electrodes are attached to upper and lower surfaces. In the thermal conductivity part, it is difficult to measure the specimen S by using a method for observing the difference in thermal conductivity of a thin film grown on a substrate through a laser in the measurement environment temperature, such as low or high temperature of the material.

따라서, 실시예의 측정장치를 이용하게 되면 측정 환경의 온도별 상황에서도 박막의 특성을 효과적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.Therefore, when the measuring device of the embodiment is used, there is an effect that the characteristics of the thin film can be effectively measured even in the situation of each temperature of the measuring environment.

시편(S)의 상하면의 온도차를 측정하기 위해 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400)에는 열전대(220, 420)가 각각 형성될 수 있다.In order to measure the temperature difference between the upper and lower surfaces of the specimen S, thermocouples 220 and 420 may be respectively formed on the first plate 200 and the second plate 400 .

열전 특성 측정장치가 수직 방향의 열전 특성을 측정하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.A method of measuring the thermoelectric characteristics in the vertical direction by the thermoelectric characteristic measuring device is as follows.

시편(S)은 제1 플레이트(200) 위에 열접촉되어 있고 제2 플레이트(400)로 덮어져 고정되어 있다. 여기서, 제2 플레이트(400)와 시편(S)의 고정은 열전도도가 높은 금속으로 만들어진 볼트(410)가 사용될 수 있다. 볼트(410)는 제2 플레이트(410)의 두 구멍을 통과해 베이스 부재(100)에 결합되며 이 고정력을 통해 시편(S)을 적당한 압력으로 고정될 수 있다.The specimen S is in thermal contact on the first plate 200 and is covered and fixed with the second plate 400 . Here, a bolt 410 made of a metal having high thermal conductivity may be used for fixing the second plate 400 and the specimen S. The bolt 410 is coupled to the base member 100 through the two holes of the second plate 410, and the specimen S can be fixed with an appropriate pressure through this fixing force.

펠티어 모듈(300)에 전원을 공급하게 되면, 펠티어 모듈(300)의 상면은 제1 플레이트(200)를 통해 시편(S)의 하면으로 열을 전달하게 된다. 펠티어 모듈(300)의 하면은 베이스 부재(100), 볼트(410), 제2 플레이트(400)를 통해 시편(S)의 상면으로 전달될 수 있다.When power is supplied to the Peltier module 300 , the upper surface of the Peltier module 300 transfers heat to the lower surface of the specimen S through the first plate 200 . The lower surface of the Peltier module 300 may be transferred to the upper surface of the specimen S through the base member 100 , the bolt 410 , and the second plate 400 .

이로 인해 시편(S)의 상면 및 하면에 특정 온도차를 만들어주게 된다. 시편(S)에 형성된 온도차는 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400)에 부착된 열전대(220, 420)를 이용해 측정할 수 있다.Due to this, a specific temperature difference is created on the upper and lower surfaces of the specimen (S). The temperature difference formed in the specimen S may be measured using the thermocouples 220 and 420 attached to the first plate 200 and the second plate 400 .

측정된 시편(S)의 온도차 정보는 LabVIEW 프로그램을 이용하여 펠티어 모듈(300)에 들어가는 전류를 제어하는 근거가 된다. 측정된 온도차를 피드백하여 펠티어 모듈(300)의 전류를 제어하고, 원하는 온도차로 설정할 수 있게 된다.The measured temperature difference information of the specimen S is a basis for controlling the current entering the Peltier module 300 using a LabVIEW program. By feeding back the measured temperature difference, it is possible to control the current of the Peltier module 300 and set it to a desired temperature difference.

시편(S)의 구조는 박막의 위 아래가 전극이 부착된 형태이며 최종적으로 두 전극 사이의 전압을 측정하여 온도차가 인가되었을 때의 제벡 전압을 측정하게 된다.In the structure of the specimen S, electrodes are attached to the top and bottom of the thin film, and the voltage between the two electrodes is finally measured to measure the Seebeck voltage when a temperature difference is applied.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 열전 특성 측정장치는 베이스 부재(100)와, 상기 베이스 부재(100) 상에 배치된 펠티어 모듈(300)과, 상기 펠티어 모듈(300) 상에 배치되어 시편(S)의 일측을 지지하는 제1 플레이트(200)와, 상기 베이스 부재(100) 상에 배치되어 상기 제1 플레이트(200)와 이격 배치되어 시편(S)의 타측을 지지하는 제2 플레이트(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the thermoelectric characteristic measuring apparatus according to the embodiment includes a base member 100 , a Peltier module 300 disposed on the base member 100 , and a specimen disposed on the Peltier module 300 . A first plate 200 supporting one side of (S), and a second plate disposed on the base member 100 and spaced apart from the first plate 200 to support the other side of the specimen (S) ( 400) may be included.

베이스 부재(100)는 챔버(미도시)에 연결되는 연결부일 수 있다. 베이스 부재(100)는 원형의 형상으로 형성될 수 있으나. 그 형상은 한정되지 않는다. 베이스 부재(100)는 열 전도율이 높은 물질로 형성될 수 있다. 베이스 부재(100)의 재질은 황동을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The base member 100 may be a connection part connected to a chamber (not shown). The base member 100 may be formed in a circular shape. The shape is not limited. The base member 100 may be formed of a material having high thermal conductivity. The material of the base member 100 may include brass, but is not limited thereto.

베이스 부재(100)에는 제1 돌출부(110)와 제2 돌출부(120)를 포함할 수 있다. 제1 돌출부(110) 상에는 제1 플레이트(200)가 배치될 수 있으며, 제2 돌출부(120) 상에는 제2 플레이트(400)가 배치될 수 있다.The base member 100 may include a first protrusion 110 and a second protrusion 120 . The first plate 200 may be disposed on the first protrusion 110 , and the second plate 400 may be disposed on the second protrusion 120 .

펠티어 모듈(300)은 열을 공급하는 역할을 한다. 펠티어 모듈(300)을 다각 면체 형상으로 형성될 수 있으나, 그 형상은 한정되지 않는다. 펠티어 모듈(300)은 제1 플레이트(200) 및 제2 플레이트(400)에 온도를 인가할 수 있다.The Peltier module 300 serves to supply heat. The Peltier module 300 may be formed in a polyhedral shape, but the shape is not limited thereto. The Peltier module 300 may apply a temperature to the first plate 200 and the second plate 400 .

펠티어 모듈(300)의 상면은 제1 플레이트(200)와 면 접촉하여 열을 전달할 수 있으며, 펠티어 모듈(300)의 하면은 베이스 부재(100)의 상면과 연결될 수 있다. 제2 플레이트(400)는 베이스 부재(100)와 열적 경로로 연결되어 있기 때문에 펠티어 모듈(300)의 하면을 통해 전달한 열을 베이스 부재(100)를 통해 제2 플레이트(400)로 가해질 수 있다. 펠티어 모듈(300)의 상면과 하면은 서로 다른 온도차를 발생시켜 열을 인가할 수 있다.The upper surface of the Peltier module 300 may be in surface contact with the first plate 200 to transfer heat, and the lower surface of the Peltier module 300 may be connected to the upper surface of the base member 100 . Since the second plate 400 is connected to the base member 100 by a thermal path, heat transferred through the lower surface of the Peltier module 300 may be applied to the second plate 400 through the base member 100 . The upper and lower surfaces of the Peltier module 300 may generate different temperature differences to apply heat.

펠티어 모듈(300)에는 전원 라인(310)이 연결되어 외부 전원장치(미도시)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 전원 라인(310)은 2개의 라인으로 형성될 수 있으며, 1개의 라인은 펠티어 모듈(300)의 상면에 연결되고 다른 라인은 펠티어 모듈(300)의 하면에 연결될 수 있다. 전원 라인(310)은 제1 플레이트(200)의 외부로 돌출될 수 있다. 전원장치는 LabVIEW 프로그램을 통해 컨트롤될 수 있다.A power line 310 is connected to the Peltier module 300 to receive power from an external power supply (not shown). The power line 310 may be formed of two lines, one line may be connected to the upper surface of the Peltier module 300 and the other line may be connected to the lower surface of the Peltier module 300 . The power line 310 may protrude to the outside of the first plate 200 . The power supply can be controlled through the LabVIEW program.

제1 플레이트(200)는 일측과 타측이 일정 폭을 가지는 플레이트들로 이루어질 수 있으며, 양 플레이트를 연결하도록 연결부가 형성될 수 있다. 연결부의 폭은 일측 및 타측의 플레이트의 폭보다 작을 수 있다.The first plate 200 may be formed of plates having a predetermined width on one side and the other side, and a connection portion may be formed to connect both plates. The width of the connection part may be smaller than the width of the plates of one side and the other side.

제1 플레이트(200)는 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 제1 플레이트(200)는 AlN를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The first plate 200 may be formed of a material having high thermal conductivity. The first plate 200 may include AlN, but is not limited thereto.

제1 플레이트(200)는 펠티어 모듈(300) 상에서 베이스 부재(100)의 제1 돌출부(110)와 연결될 수 있다. 즉, 제1 플레이트(200)는 볼트(210)를 이용하여 베이스 부재(100)의 제1 돌출부(110)와 결합될 수 있다. 볼트(210)는 열전도도가 높은 물질로 형성될 수 있다. 볼트(210)는 금속 재질을 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일예로, 볼트(210)는 세라믹 또는 스테인레스 재질을 포함할 수 있다.The first plate 200 may be connected to the first protrusion 110 of the base member 100 on the Peltier module 300 . That is, the first plate 200 may be coupled to the first protrusion 110 of the base member 100 using the bolt 210 . The bolt 210 may be formed of a material having high thermal conductivity. The bolt 210 may be formed of a metal material, but is not limited thereto. For example, the bolt 210 may include a ceramic or stainless material.

볼트(210)는 제1 플레이트(200)에 형성된 구멍을 통과하여 베이스 부재(100)의 제1 돌출부(110)에 고정되며, 펠티어 모듈(300)이 움직이지 않도록 펠티어 모듈(300)을 고정할 수 있다.The bolt 210 is fixed to the first protrusion 110 of the base member 100 through the hole formed in the first plate 200, and the Peltier module 300 is fixed so that the Peltier module 300 does not move. can

제2 플레이트(400)는 베이스 부재(100) 상에 형성될 수 있다. 제2 플레이트(400)는 제1 플레이트(200)와 이격 배치될 수 있다. 제2 플레이트(400)는 일 방향으로 형성된 바 형상으로 형성될 수 있다. 제2 플레이트(400)에는 두개의 결합 구멍이 형성되어 볼트(410)에 의해 베이스 부재(100)의 제2 돌출부(120)와 체결될 수 있다.The second plate 400 may be formed on the base member 100 . The second plate 400 may be spaced apart from the first plate 200 . The second plate 400 may be formed in a bar shape formed in one direction. Two coupling holes are formed in the second plate 400 to be fastened to the second protrusion 120 of the base member 100 by a bolt 410 .

제2 플레이트(400)의 재질은 열전도도가 높은 재질을 포함할 수 있다. 제2 플레이트(400)는 AlN을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 플레이트(400)는 제1 플레이트(200)의 재질과 동일할 수 있다. 볼트(410)는 Al 또는 Mo 을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The material of the second plate 400 may include a material having high thermal conductivity. The second plate 400 may include AlN, but is not limited thereto. The second plate 400 may be the same as the material of the first plate 200 . The bolt 410 may include Al or Mo, but is not limited thereto.

제2 플레이트(400)의 상면은 제1 플레이트(200)의 상면과 동일한 높이에 배치될 수 있다. 이를 위해 제1 돌출부(110)와 제2 돌출부(120)의 두께를 다르게 형성할 수 있다. The upper surface of the second plate 400 may be disposed at the same height as the upper surface of the first plate 200 . To this end, different thicknesses of the first protrusion 110 and the second protrusion 120 may be formed.

제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400) 사이의 거리는 시편(S)의 거리보다 작을 수 있다. 이로 인해 시편(S)은 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400) 사이에 안정적으로 안착될 수 있다. 시편(S)의 길이가 종류에 따라 다르게 형성될 수 있기 때문에 제2 플레이트(400)는 제1 플레이트(200)의 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.The distance between the first plate 200 and the second plate 400 may be smaller than the distance of the specimen S. Due to this, the specimen S may be stably seated between the first plate 200 and the second plate 400 . Since the length of the specimen S may be formed differently depending on the type, the second plate 400 may be movably installed in a direction toward or away from the first plate 200 .

시편(S)은 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400) 사이에 배치될 수 있다. 시편(S)은 저차원 소재의 박막일 수 있다. 시편(S)은 상하면에 전극이 부착된 형태일 수 있다. 이러한 시편(S)은 열전도도 부분에서는 레이저를 통해 기판에 성장된 박막의 열전도도 차이에 대한 관찰 방법을 이용하여 재료의 저온이나 고온 등의 측정 환경 온도별 상황에서 측정하기 어려운 단점이 있다.The specimen S may be disposed between the first plate 200 and the second plate 400 . The specimen S may be a thin film of a low-dimensional material. The specimen S may be in a form in which electrodes are attached to upper and lower surfaces. In the thermal conductivity part, it is difficult to measure the specimen S by using a method for observing the difference in thermal conductivity of a thin film grown on a substrate through a laser in the measurement environment temperature, such as low or high temperature of the material.

따라서, 실시예의 측정장치를 이용하게 되면 측정 환경의 온도별 상황에서도 박막의 특성을 효과적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.Therefore, when the measuring device of the embodiment is used, there is an effect that the characteristics of the thin film can be effectively measured even in the situation of each temperature of the measuring environment.

시편(S)의 좌우의 온도차를 측정하기 위해 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400)에는 열전대(220, 420)가 각각 형성될 수 있다.Thermocouples 220 and 420 may be respectively formed on the first plate 200 and the second plate 400 to measure the temperature difference between the left and right sides of the specimen S.

또한, 시편(S)의 아래에는 전류가 누설되지 않도록 제1 돌출부(110)와 제2 돌출부(120) 사이에 절연 물질의 막(600)을 형성할 수 있다. 또한, 시편(S)에는 게이트 라인(500)이 연결될 수 있다.In addition, the insulating material layer 600 may be formed under the specimen S between the first protrusion 110 and the second protrusion 120 to prevent current leakage. Also, a gate line 500 may be connected to the specimen S.

열전 특성 측정장치가 수평 방향의 열전 특성을 측정하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.A method of measuring the thermoelectric characteristics in the horizontal direction by the thermoelectric characteristic measuring apparatus is as follows.

시편(S)의 일측은 제1 플레이트(200)의 끝 부분에 열접촉되고, 시편(S)의 타측은 제2 플레이트(400)의 열접촉될 수 있다.One side of the specimen S may be in thermal contact with the end of the first plate 200 , and the other side of the specimen S may be in thermal contact with the second plate 400 .

펠티어 모듈(300)의 상하면에 인가된 온도차는 한쪽은 제1 플레이트(200)를 통해 시편(S)의 일측으로 전달되고, 다른쪽은 베이스 부재(100), 제2 플레이트(400)를 통해 시편(S)의 타측으로 전달될 수 있다.One side of the temperature difference applied to the upper and lower surfaces of the Peltier module 300 is transferred to one side of the specimen S through the first plate 200 , and the other side is the base member 100 and the second plate 400 through the specimen. It can be transferred to the other side of (S).

이로 인해 시편(S)의 일측 및 타측에 특정 온도차를 만들어주게 된다. 시편(S)에 형성된 온도차는 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(400)에 부착된 열전대(220, 420)를 이용해 측정할 수 있다.Due to this, a specific temperature difference is made on one side and the other side of the specimen (S). The temperature difference formed in the specimen S may be measured using the thermocouples 220 and 420 attached to the first plate 200 and the second plate 400 .

측정된 시편(S)의 온도차 정보는 LabVIEW 프로그램을 이용하여 펠티어 모듈(300)에 들어가는 전류를 제어하는 근거가 된다. 측정된 온도차를 피드백하여 펠티어 모듈(300)의 전류를 제어하고, 원하는 온도차로 설정할 수 있게 된다.The measured temperature difference information of the specimen S is a basis for controlling the current entering the Peltier module 300 using a LabVIEW program. By feeding back the measured temperature difference, it is possible to control the current of the Peltier module 300 and set it to a desired temperature difference.

이때, 시편(S)의 아랫면은 게이트 전압을 인가할 수 있도록 게이트 라인(500)이 연결된다.At this time, the lower surface of the specimen S is connected to the gate line 500 so as to apply a gate voltage.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수평 방향 및 수직 방향에서 박막의 열전 특성을 효과적으로 측정되었음을 알 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4 , it can be seen that the thermoelectric properties of the thin film were effectively measured in the horizontal and vertical directions.

100: 베이스 부재
200: 제1 플레이트
300: 펠티어 모듈
400: 제2 플레이트100: base member
200: first plate
300: peltier module
400: second plate

Claims (11)

베이스 부재;
상기 베이스 부재 상에 배치되어 시편의 일측을 지지하는 제1 플레이트;
상기 베이스 부재와 제1 플레이트 사이에 배치된 펠티어 모듈; 및
상기 베이스 부재 상에 배치되어 상기 제1 플레이트와 이격 배치되며 상기 시편의 타측을 지지하는 제2 플레이트;를 포함하는 열전 특성 측정장치.base member;
a first plate disposed on the base member to support one side of the specimen;
a Peltier module disposed between the base member and the first plate; and
and a second plate disposed on the base member, spaced apart from the first plate, and supporting the other side of the specimen. 제1항에 있어서,
상기 제1 플레이트는 열전도도가 높은 볼트에 의해 상기 베이스 부재와 결합되는 열전 특성 측정장치.According to claim 1,
The first plate is a thermoelectric characteristic measuring device coupled to the base member by a bolt having high thermal conductivity. 제2항에 있어서,
상기 펠티어 모듈은 전원을 공급하는 전원장치와 연결되도록 전원 라인이 상기 제1 플레이트의 외부로 돌출되는 열전 특성 측정장치.3. The method of claim 2,
The Peltier module is a thermoelectric characteristic measuring device in which a power line protrudes to the outside of the first plate so as to be connected to a power supply supplying power. 제1항에 있어서,
상기 제2 플레이트의 상면은 상기 제1 플레이트의 상면과 동일한 높이에 배치되는 열전 특성 측정장치.According to claim 1,
An upper surface of the second plate is disposed at the same height as an upper surface of the first plate. 제4항에 있어서,
상기 제2 플레이트는 상기 제1 플레이트의 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동 가능한 열전 특성 측정장치.5. The method of claim 4,
The second plate is a thermoelectric characteristic measuring device that is movable in a direction toward or away from the first plate. 제1항에 있어서,
상기 시편의 하부에는 게이트 라인이 연결되는 열전 특성 측정장치.According to claim 1,
A thermoelectric characteristic measuring device in which a gate line is connected to a lower portion of the specimen. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펠티어 모듈은 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트에 열을 공급하는 열전 특성 측정장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The Peltier module is a thermoelectric characteristic measuring device for supplying heat to the first plate and the second plate. 제7항에 있어서,
상기 펠티어 모듈은 상기 제1 플레이트를 거쳐 상기 기판의 일측에 열을 공급하는 열전 특성 측정장치.8. The method of claim 7,
The Peltier module is a thermoelectric characteristic measuring device for supplying heat to one side of the substrate through the first plate. 제8항에 있어서,
상기 펠티어 모듈은 상기 베이스 기판, 제2 플레이트를 거쳐 상기 기판의 타측에 열을 공급하는 열전 특성 측정장치.9. The method of claim 8,
The Peltier module is a thermoelectric characteristic measuring device for supplying heat to the other side of the substrate through the base substrate and the second plate. 제9항에 있어서,
상기 펠티어 모듈은 상기 베이스 기판의 상면과 면접촉되는 열전 특성 측정장치.10. The method of claim 9,
The Peltier module is a thermoelectric characteristic measuring device in surface contact with the upper surface of the base substrate. 제7항에 있어서,
상기 제1 플레이트의 일측 및 제2 플레이트의 일측에 열전대가 형성되고, 상기 열전대를 통해 상기 시편의 온도를 측정하는 열전 특성 측정장치.8. The method of claim 7,
Thermoelectric characteristics measuring apparatus for measuring the temperature of the specimen through the thermocouples are formed on one side of the first plate and one side of the second plate.
KR1020190160148A 2019-12-04 2019-12-04 Apparatus for measuring thermoelectric property KR20210070096A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190160148A KR20210070096A (en) 2019-12-04 2019-12-04 Apparatus for measuring thermoelectric property

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190160148A KR20210070096A (en) 2019-12-04 2019-12-04 Apparatus for measuring thermoelectric property

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210070096A true KR20210070096A (en) 2021-06-14

Family

ID=76417549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190160148A KR20210070096A (en) 2019-12-04 2019-12-04 Apparatus for measuring thermoelectric property

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210070096A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101435439B1 (en) Probe assembly for inspecting power semiconductor devices and inspection apparatus using the same
US9696270B1 (en) Thermal conductivity measurement apparatus and related methods
JP4825812B2 (en) Semiconductor wafer inspection method and apparatus using chuck device capable of adjusting temperature
EP0644418B1 (en) Measuring thermal conductivity and apparatus therefor
US20050006372A1 (en) Temperature regulator for microchemical chip
US20220082587A1 (en) Test and burn-in apparatus that provides variable thermal resistance
JP6533579B2 (en) Heat transfer device for soldering of electrical components
JP2011501403A (en) Method for inspecting a test substrate under a predetermined temperature condition and an inspection apparatus capable of setting the temperature condition
JP2011185697A (en) Thermoelectric material evaluation device and thermoelectric characteristic evaluation method
KR20150007686A (en) Thermoelectric property measurement system
JP2011101581A (en) Actuator element and sheet-like actuator
Zhang et al. Power electronics loss measurement using new heat flux sensor based on thermoelectric device with active control
KR20210070096A (en) Apparatus for measuring thermoelectric property
CN102818820A (en) System for measuring heat conductivity coefficient of nano materials based on vanadium dioxide nano wires
Hirao et al. Evaluation of in-plane effective thermal conductivity for metalized ceramic substrates using a micro heater chip
JP2020134237A (en) Device and method for measuring seebeck coefficient
KR102662386B1 (en) Device for measuring thermoelectric performance
JPH11284037A (en) Semiconductor wafer temperature test equipment
CN107037076B (en) Measuring chip and method for determining the thermal conductivity of a thin layer
US20180106685A1 (en) Device for measuring thermoelectric performance
Ziko et al. Theoretical and Numerical Investigations on a Silicon-based MEMS Chevron type thermal actuator
KR20070041686A (en) Temperature tuning the wavelength of a semiconductor laser using a variable thermal impedance
JP2003215162A (en) Probe card, and semi-conductor measuring instrument provided with the same
KR100791829B1 (en) Temperature measuring adapter for thermoelectric module
JP3539662B2 (en) Temperature control plate for semiconductor wafer

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application