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新型熱電材料，只為節(jié)能高效

2017-09-07 10:02:04 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：材料科技在線分享至：

華盛頓州立大學(xué)的物理與天文學(xué)系，Gu的研究小組（來(lái)源：華盛頓州立大學(xué)）

Gu的研究小組開(kāi)發(fā)了一種新器件，這是一種多組分多層復(fù)合材料，稱(chēng)為范德瓦爾斯肖特基二極管。它可以將熱能轉(zhuǎn)化為電能，比硅（電子工業(yè)中廣泛使用的半導(dǎo)體材料）的性能高三倍。雖然新的二極管仍處于早期發(fā)展階段，但它最終可以為智能手機(jī)和汽車(chē)提供更多的動(dòng)力。

華盛頓州立大學(xué)的物理與天文學(xué)系副教授Gu說(shuō)：“相比于目前電子產(chǎn)品使用的二極管，我們新研發(fā)的二極管將熱能轉(zhuǎn)化為電能的能力更加強(qiáng)大”。將來(lái)，這種新設(shè)備可以一層附著在汽車(chē)排氣筒或電腦主機(jī)等發(fā)熱物體上，另一層可以附著在室溫下的表面上。二極管將利用兩個(gè)表面之間的熱差產(chǎn)生電流，并將電流儲(chǔ)存在電池中，在需要時(shí)使用。

Gu最近在物理化學(xué)快報(bào)上發(fā)表了一篇關(guān)于肖特基二極管的論文。表明這是一種新型二極管在電子世界中，肖特基二極管被用來(lái)引導(dǎo)特定方向的電流，類(lèi)似于水閥中的閥門(mén)，引導(dǎo)液體的方向。它們是由類(lèi)似于鋁這樣的導(dǎo)體和硅這樣的半導(dǎo)體相互連接制成的。

Gu的二極管不像硅那樣的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，它是由一種多層的、晶體狀的硒化銦制成。他和一個(gè)研究生小組用一個(gè)簡(jiǎn)單的加熱過(guò)程將一層硒化銦改性為類(lèi)似于金屬的性質(zhì)，另一層性類(lèi)似于半導(dǎo)體。然后研究人員使用了一種新型的共焦顯微鏡，研究了這種材料的電子性質(zhì)。

與傳統(tǒng)的二極管不同，顧氏二極管在金屬和半導(dǎo)體材料的界面上沒(méi)有雜質(zhì)和缺陷。金屬和半導(dǎo)體之間的平滑連接使電能通過(guò)多層裝置運(yùn)行，效率幾乎達(dá)到了100%。

“當(dāng)你把一個(gè)金屬與半導(dǎo)體材料連接制成肖特基二極管，在接口部分總有一些缺陷生成，” 這項(xiàng)研究的合著者M(jìn)cCluskey說(shuō)。這些缺陷阻礙了電子的移動(dòng)。顧氏二極管是獨(dú)特的，因?yàn)樗谋砻嫠坪鯖](méi)有任何缺陷。降低了對(duì)電流的阻力，使設(shè)備更加節(jié)能。

下一步計(jì)劃Gu和他的合作者目前正在研究提高硒銦硒晶體效率的新方法。他們也在探索大量合成材料的方法，以便將其發(fā)展成為更有價(jià)值的設(shè)備。

Gu說(shuō)“雖然目前還處于初步階段，但是我們的工作在熱電領(lǐng)域是一大飛躍，它可以在未來(lái)發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)更加節(jié)能的社會(huì)。”

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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