新型半導體器件以極低成本實現加熱和冷卻

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20世紀50年代半導體的出現為可以整合到微晶片上的電晶體鋪平了道路,但小型溫度控制器的類似夢想卻從未真正實現。由於北卡羅來納州研究三角研究所的研究人員開發出一種新材料,這些夢想現在離實現更近了一步。

拉瑪·文卡塔蘇布拉馬尼安及其同事在今天出版的《自然》雜誌上發表文章稱,他們透過交替使用兩種半導體材料的極薄層,製造出一種比普通熱電裝置更快、更強大的裝置。這種薄膜——由鉍、銻和碲製成——比傳統的塊狀裝置效率高2.4倍,速度快23,000倍,並且可以以微小點的形式應用於精確定位製冷。“這標誌著一個停滯了30年的領域取得了重大進展,”為這項研究提供資金的美國海軍研究辦公室的約翰·帕齊克說。

熱電裝置比機械冰箱更耐用、更堅固。然而,它們的高成本和低效率通常將它們限制在利基市場:為深空探測器供電、冷卻紅外探測器,以及最近為豪華汽車座椅加熱和冷卻。更便宜、更方便的熱電材料可以加速微處理器和光纖線路的執行,使能夠停止和啟動小型生化反應的微型生物技術工具成為可能,或者利用發動機的廢熱執行汽車的空調。


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但位於阿拉巴馬州奧本市ZT服務公司的克羅寧·B·維寧在同一期《自然》雜誌的評論中表示,“先別急著扔掉你的冰箱”。“儘管這些新成果很有前景,但效率……仍然遠低於傳統冰箱。而且,成本和各種工程問題何時能夠解決,或者是否能夠解決,還不得而知。”另一方面,他補充說,“這一成果可能足以大大擴充套件實際應用範圍。”

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