加州大學(xué)研究人員推出首款穩(wěn)定的全固態(tài)熱晶體管

加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的一組研究人員利用電場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體器件的傳熱，推出了首款穩(wěn)定的全固態(tài)熱晶體管。

該小組的研究詳細(xì)闡述了該設(shè)備的預(yù)期應(yīng)用和操作機(jī)制，該研究計(jì)劃發(fā)表在11月3日的《科學(xué)》雜志上。通過(guò)分子工程和原子級(jí)設(shè)計(jì)，晶體管的卓越性能和速度可以為計(jì)算機(jī)芯片熱管理的新方法鋪平道路。此外，這一進(jìn)展可能闡明人體調(diào)節(jié)熱量的機(jī)制。

包括能源系統(tǒng)、熱療和工業(yè)加工在內(nèi)的各種應(yīng)用的基礎(chǔ)是傳熱調(diào)節(jié)。然而，響應(yīng)時(shí)間緩慢和熱導(dǎo)可調(diào)性不足在很大程度上限制了進(jìn)步。該研究提出了一種電子門控固態(tài)熱敏開關(guān)，該開關(guān)通過(guò)采用自組裝分子結(jié)在室溫下實(shí)現(xiàn)出色的性能。

這種三端器件內(nèi)的傳熱通過(guò)精心管理的分子界面電荷分布和化學(xué)鍵合，由電場(chǎng)一致且不可逆地調(diào)節(jié)。這些器件具有超過(guò) 1 兆赫茲的極快開關(guān)速率、超過(guò) 1,300% 的熱導(dǎo)率，并能夠承受超過(guò) 100 萬(wàn)次操作周期。預(yù)計(jì)這些發(fā)展將在分子工程領(lǐng)域產(chǎn)生有關(guān)熱電路和熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前景。

正如該研究的作者所說(shuō)，精確控制熱量如何流過(guò)材料一直是物理學(xué)家和工程師長(zhǎng)期以來(lái)難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。在這個(gè)方向上邁出的重要一步是，這種新的設(shè)計(jì)理念利用電場(chǎng)的開關(guān)開關(guān)來(lái)控制熱傳遞，就像電晶體管幾十年來(lái)所做的那樣。

審核編輯：彭菁