手機或汽車發(fā)熱別浪費，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？華盛頓州立大學物理學家Yi Gu 團隊開發(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，具有顯著增強的熱電性能。研究人員認為，這種新的二極管在未來或許可為智能型手機或汽車等產(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，會產(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算機散熱器，另一側(cè)附著室溫表面，然后二極管會利用兩端的熱差產(chǎn)生電流并儲存到電池。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，二極管因為順向流通、逆向阻斷的特點，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，而研究團隊打破「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，使用簡單的加熱程序讓銦硒的一層做金屬、另一層為半導(dǎo)體。
實驗發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)的肖特基二極管不同，新設(shè)計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。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，最大的缺點是逆向偏壓較低且逆向漏電流偏大，接合面的缺陷會妨礙電能流動，但范德華氏肖特基二極管完美彌補了這種缺陷。
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、筆記型計算機、液晶或電漿電視機內(nèi)的開關(guān)式電源等，雖然這種熱能裝置轉(zhuǎn)換無法與太陽能或風能相提并論，但或許可以在手機和汽車產(chǎn)品的供電來源方面異軍突起。這項研究已發(fā)表在《物理化學雜志》。
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-05
