科学家们正在探索新材料,这些材料可以有效地捕获并转换废热为电能,即使在像人体热或芯片温度这样较低的温度下也能做到。他们关注的是GeSn合金,这是一种结合了锗(Ge)和锡(Sn)的合金,生长在硅晶圆上。这些材料对“绿色”计算和低功耗物联网设备非常有前景。
GeSn合金的热导率远低于纯锗,这意味着它们可以更好地将热量转化为电能。这些合金的热导率从纯锗的55 W/(m·K)大幅下降至Ge0.88Sn0.12的仅4 W/(m·K),这意味着它们能够更好地保留热量,并且在热电应用中更高效。
研究人员使用一种称为“3ω法”的特殊方法测量了这些合金的热特性。此方法涉及在材料上使用金属条带产生热量并测量由此产生的温度变化。他们发现GeSn合金的热导率取决于锡的含量和层的厚度。
结果表明,GeSn合金在20°C到100°C之间可以实现与SiGe合金相似的能量收集能力,而这些温度对于许多电子设备来说是典型的。这使得GeSn合金非常适合整合到现有的基于硅的技术(CMOS)中,可能减少电子设备的能耗和冷却需求。
总之,GeSn合金可能会改变电子设备中使用的热电材料的游戏规则,为管理和利用废热提供了一种更环保和更高效的方法,特别是在适合日常电子设备和可穿戴技术的较低温度下。