美研究人员研制出最小热电冷却器

美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)研制出最小的热电冷却器,比世界上最小的热电冷却器的记录高出了一万多倍。研究成果名为《电透明热电冷却器与纳米粒子和冷凝测温法的演示》发表在ACS Nano

美研究人员研制出最小热电冷却器

技术创新

该热电冷却器由两个从供体材料块中剥离、100纳米厚的单晶片组成,一个是碲化铋(Bi2Te3),一个是锑/碲化铋(Sb2-xBixTe3)。总有效体积约为1μm3

纳米铟粒子被沉积,以使用质子能量膨胀测温法(PEET)测量温度,这是一种高空间分辨率、基于透射电子显微镜的技术。温度变化为室温的-21K(±4)。铟粒子通过改变大小从而改变密度来指示温度–粒子是单独测量的。Regan说:“PEET具有可以绘制几纳米尺度热梯度的空间分辨率。”这是通过发明凝结技术来补充的–通过光学显微镜观察器件,看看什么时候出现露水,表明它已经达到了露水温度点。

该团队还找到了一种通过监测冷凝来测量温度变化的方法。“我们建立了冷凝温度测量的概念验证,这是一种空间精度≲300nm的定量温度变化图谱技术。”

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意义

为了有效地运行,热电冷却器必须结合高导电性和低导热性,这项研究试图在原子尺度上理解这两种特性的相互作用,然后利用这些知识来设计更好的体材料。加州大学洛杉矶分校教授Chris Regan说:“一旦我们了解了热电冷却器在原子和近原子水平上的工作原理,我们就可以将规模扩大到宏观尺度,这才是大的回报。”。[大国重器高端电子元器件]

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