手機(jī)或汽車發(fā)熱別浪費(fèi)，專家利用新元件把熱換成電
自各種電子設(shè)備產(chǎn)生的熱，終有一天能轉(zhuǎn)化成可用的新燃料來源？華盛頓州立大學(xué)物理學(xué)家Yi Gu 團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種稱為「范德華氏肖特基二極管」（van der Waals Schottky diode）的新二極管，由多層復(fù)合材料組成，具有顯著增強(qiáng)的熱電性能。研究人員認(rèn)為，這種新的二極管在未來或許可為智能型手機(jī)或汽車等產(chǎn)品提供革命性的電力來源。
二極管（Diode）是一種具不對(duì)稱電導(dǎo)的雙電極電子元件，而肖特基二極管是一種導(dǎo)通電壓降（電路中的專有名詞）較低、允許高速切換的二極管，一般二極管在電流流過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生約 0.7~1.7 伏特的電壓降，不過肖特基二極管的電壓降只有 0.15~0.45 伏特，因此可以提升系統(tǒng)效率。
Yi Gu 表示，和其他電子設(shè)備中的散裝材料相比，新開發(fā)的「范德華氏肖特基二極管」將熱量轉(zhuǎn)換成電能的效率更高，已經(jīng)證明是使用硅為半導(dǎo)體材料的 3 倍。將來，二極管的一側(cè)可以連接發(fā)熱端，比如汽車排氣孔或計(jì)算機(jī)散熱器，另一側(cè)附著室溫表面，然后二極管會(huì)利用兩端的熱差產(chǎn)生電流并儲(chǔ)存到電池。雖然這種設(shè)備還在早期發(fā)展階段，但最終將可為智能型手機(jī)甚至汽車的各種功能提供額外電源。
在電子工業(yè)中，二極管因?yàn)轫樝蛄魍ā⒛嫦蜃钄嗟奶攸c(diǎn)，類似控水閥門引導(dǎo)水流通過的原理，可以想成電子版的止水閥。目前，肖特基二極管元件的接合結(jié)構(gòu)為金屬（鋁或銅）和半導(dǎo)體（以硅為材料）接面，以產(chǎn)生整流效果，而研究團(tuán)隊(duì)打破「金屬－半導(dǎo)體」這種傳統(tǒng)，改成用多層微觀結(jié)晶「銦硒」（Indium Selenide）替代，使用簡(jiǎn)單的加熱程序讓銦硒的一層做金屬、另一層為半導(dǎo)體。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)的肖特基二極管不同，新設(shè)計(jì)的二極管其接合界面幾乎沒產(chǎn)生雜質(zhì)或缺陷，金屬和半導(dǎo)體間連接平滑，使電能幾乎以100% 的效率輕松流動(dòng)。研究合著者 Matthew McClusky 說，一般而言，將金屬連接到像硅這樣的半導(dǎo)體材料形成肖特基二極管時(shí)，最大的缺點(diǎn)是逆向偏壓較低且逆向漏電流偏大，接合面的缺陷會(huì)妨礙電能流動(dòng)，但范德華氏肖特基二極管完美彌補(bǔ)了這種缺陷。
肖特基二極管主要應(yīng)用在快速數(shù)位裝置，如智能型手機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)、液晶或電漿電視機(jī)內(nèi)的開關(guān)式電源等，雖然這種熱能裝置轉(zhuǎn)換無法與太陽(yáng)能或風(fēng)能相提并論，但或許可以在手機(jī)和汽車產(chǎn)品的供電來源方面異軍突起。這項(xiàng)研究已發(fā)表在《物理化學(xué)雜志》。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-01-05
