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纳米尺度富勒烯电子器件可自行制冷
来源: | 发布时间:2015-12-5 9:30:59 | 浏览次数:

纳米尺度富勒烯电子器件可自行制冷

近日,美国伊利诺伊大学研究人员宣布,他们用原子力显微镜探针检测了与富勒烯(石墨单原子层)接触点的热电效应,首次发现富勒烯晶体管在纳米尺度具有自行制冷效应,能降低自身温度。该研究成果发表在43日网络版的《自然纳米技术》杂志上。
   
计算机芯片的速度和尺寸大小受制于散热效果。电流通过设备材料由于碰撞而产生热,这种现象称为电阻热,这种热大大超过了给设备局部制冷的电效应,因此绝大部分电子设备都需要散热。使用硅芯片的计算机要用风扇或流水给晶体管制冷,这一过程消耗了大量的电能。
   
未来由富勒烯制造的计算机芯片,比硅芯片速度更快更省电。但由于富勒烯太薄,人们对它的发热散热机制一直不太了解。由伊利诺伊大学机械科学与工程教授威廉姆金和该校微尺度与纳米技术实验室电学与计算机工程教授埃里克波普共同领导的研究小组,用一种原子力显微镜探针(AFMtip)作为温度计,扫描了一个富勒烯金属接头,首次测量了富勒烯晶体管在工作过程中的温度。他们发现,在富勒烯晶体管和金属接触点,热电制冷效应比电阻发热效应更强,晶体管的温度更低。
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在硅和大部分材料中,电热效应比它们的制冷效应要强得多。金解释说,但我们发现在富勒烯晶体管中,存在一个制冷效果比电阻热更强的区域,让它们能自行冷却。以前从未发现过富勒烯设备有这种自行制冷效应。而这种自行制冷效应意味着,富勒烯电子设备不需要制冷,或只要很少的制冷,将带来更高的能效,进一步加大了富勒烯作为硅替代品的吸引力。
   
波谱表示,富勒烯电子设备还处在初级阶段,这一新发现将使它在热电方面的应用得到加强。下一步,他们打算用AFM温度探针来研究碳纳米管及其他材料的冷热效应。

 


 
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