Новое устройство, разработанное в Университете Вашингтон, способно эффективно превратить тепло, выделяемое широким спектром электроники, в электронергию.
Устройство, представляющее собой многокомпонентный многослойный композиционный материал, может превращать тепло в электричество в три раза эффективнее, чем кремний — полупроводниковый материал, широко используемый в электронной промышленности. Новый диод, разработанный физиками во главе с Йи Гу, находится в стадии разработки, но в конечном итоге, может обеспечить дополнительный источник энергии для многих вещей: от смартфонов до автомобилей.
Гу поясняет: «Способность нашего диода преобразовывать тепло в электричество очень велика по сравнению с другими материалами, которые в настоящее время используются в электронике».
В мире электроники диоды Шоттки используются для направления электричества в определенном направлении, подобно тому, как клапан в водной магистрали направляет поток жидкости, проходящей через него. Они изготавливаются путем присоединения проводящего металла, такого как алюминий, к полупроводниковому материалу, например кремнию. Вместо сочетания обычного металла с обычным полупроводником, в диод Гу используется многослойный кристаллический селенид индия. Исследователи использовали простой процесс нагрева, чтобы модифицировать один слой материала так, чтобы он действовал как металл, а другой слой как полупроводник.
В отличие от существующих аналогов, новый диод не имеет примесей или дефектов в месте, где соединены металл и полупроводниковые материалы. Плавное соединение позволяет электричеству проходить через многослойное устройство с почти 100-процентным КПД. «Когда вы присоединяете металл к полупроводнику, чтобы сформировать диод Шоттки, всегда есть некоторые дефекты, которые формируются в интерфейсе», говорит соавтор Маккласки. «Эти недостатки препятствуют потоку электричества,но наш диод уникален тем, что на его поверхности нет каких-либо дефектов и это делает устройство более энергоэффективным».
Сейчас разработчики изучают методы повышения эффективности их кристаллов и способы синтеза большего количества материала. «Наша работа представляет собой большой шаг вперед в области термоэлектричества. Это может сыграть важную роль в реализации более энергоэффективного общества в будущем», добавили авторы.