新型半导体器件以极低成本实现加热和冷却

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20世纪50年代半导体的出现为可以集成到微芯片上的晶体管铺平了道路,但小型温度控制器的类似梦想却从未真正实现。由于北卡罗来纳州研究三角研究所的研究人员开发出一种新材料,这些梦想现在离实现更近了一步。

拉玛·文卡塔苏布拉马尼安及其同事在今天出版的《自然》杂志上发表文章称,他们通过交替使用两种半导体材料的极薄层,制造出一种比普通热电设备更快、更强大的设备。这种薄膜——由铋、锑和碲制成——比传统的块状设备效率高2.4倍,速度快23,000倍,并且可以以微小点的形式应用于精确定位制冷。“这标志着一个停滞了30年的领域取得了重大进展,”为这项研究提供资金的美国海军研究办公室的约翰·帕齐克说。

热电设备比机械冰箱更耐用、更坚固。然而,它们的高成本和低效率通常将它们限制在利基市场:为深空探测器供电、冷却红外探测器,以及最近为豪华汽车座椅加热和冷却。更便宜、更方便的热电材料可以加速微处理器和光纤线路的运行,使能够停止和启动小型生化反应的微型生物技术工具成为可能,或者利用发动机的废热运行汽车的空调。


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但位于阿拉巴马州奥本市ZT服务公司的克罗宁·B·维宁在同一期《自然》杂志的评论中表示,“先别急着扔掉你的冰箱”。“尽管这些新成果很有前景,但效率……仍然远低于传统冰箱。而且,成本和各种工程问题何时能够解决,或者是否能够解决,还不得而知。”另一方面,他补充说,“这一成果可能足以大大扩展实际应用范围。”

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