近日,美國伊利諾伊大學研究人員宣布,他們用原子力顯微鏡探針檢測了與富勒烯(石墨單原子層)接觸點的熱電效應,首次發現富勒烯晶體管在納米尺度具有自行制冷效應,能降低自身溫度。該研究成果發表在4月3日網絡版的《自然·納米技術》雜志上。
計算機芯片的速度和尺寸大小受制于散熱效果。電流通過設備材料由于碰撞而產生熱,這種現象稱為電阻熱,這種熱大大超過了給設備局部制冷的電效應,因此絕大部分電子設備都需要散熱。使用硅芯片的計算機要用風扇或流水給晶體管制冷,這一過程消耗了大量的電能。
未來由富勒烯制造的計算機芯片,比硅芯片速度更快更省電。但由于富勒烯太薄,人們對它的發熱散熱機制一直不太了解。由伊利諾伊大學機械科學與工程教授威廉姆·金和該校微尺度與納米技術實驗室電學與計算機工程教授埃里克·波普共同領導的研究小組,用一種原子力顯微鏡探針(AFM tip)作為溫度計,掃描了一個富勒烯—金屬接頭,首次測量了富勒烯晶體管在工作過程中的溫度。他們發現,在富勒烯晶體管和金屬接觸點,熱電制冷效應比電阻發熱效應更強,晶體管的溫度更低。
“在硅和大部分材料中,電熱效應比它們的制冷效應要強得多。”金解釋說,“但我們發現在富勒烯晶體管中,存在一個制冷效果比電阻熱更強的區域,讓它們能自行冷卻。以前從未發現過富勒烯設備有這種自行制冷效應。”而這種自行制冷效應意味著,富勒烯電子設備不需要制冷,或只要很少的制冷,將帶來更高的能效,進一步加大了富勒烯作為硅替代品的吸引力。
波譜表示,富勒烯電子設備還處在初級階段,這一新發現將使它在熱電方面的應用得到加強。下一步,他們打算用AFM溫度探針來研究碳納米管及其他材料的冷熱效應。
在5G通信、人工智能與物聯網技術飛速發展的當下,電子設備正加速向微型化、高集成化、高頻化邁進。然而,這一進程帶來了兩大棘手問題:設備內部熱量積聚引發性能衰減,電磁波干擾造成信號不穩定。特別是在智能手機......
英國牛津大學的研究人員成功合成了一種新型全碳分子——環[48]碳(C48)。這是繼35年前合成的富勒烯(C60)以來,第二種能夠在常溫條件下進行研究的全碳分子。這一突破可能為新的電子和量子技術帶來極其......
這是2025年6月18日在北京大學物理學院拍攝的基于二維硒化銦半導體晶圓的集成晶體管陣列。集成電路是現代信息技術的核心基礎。近年來,隨著硅基芯片性能逐步逼近物理極限,開發新型高性能、低能耗半導體材料,......
富勒烯(C60)因獨特的光電、催化和潤滑性能而備受關注。但是,C60在強相互作用的金屬表面難以形成有序的聚合物結構。因此,如何捕捉到C60聚合過程中的關鍵中間體并實現可控轉化是材料合成領域的挑戰。近日......
富勒烯(C60)因獨特的光電、催化和潤滑性能而備受關注。但是,C60在強相互作用的金屬表面難以形成有序的聚合物結構。因此,如何捕捉到C60聚合過程中的關鍵中間體并實現可控轉化是材料合成領域的挑戰。近日......
當地時間2025年5月22日,美國聯邦通信委員會(FCC)以4:0的表決結果通過了一項新規定,該規定明確禁止被視為美國國家安全風險的中國實驗室檢測在美國使用的電子設備,如智能手機、攝像頭和計算機。這一......
有機發光晶體管作為集成電流放大功能和發光功能于一體的新型電致發光器件,被認為是開發下一代變革性顯示技術的理想器件基元。窄光譜電致發光器件在廣色域顯示、光通信和光診療方面具有重要意義,對實現更逼真的圖像......
分子識別是生物體系的重要過程,尤其在酶-底物、抗原-抗體、藥物-靶點等特異性鍵合過程中發揮重要作用。1985年富勒烯C60的發現,開啟了三維碳材料研究的新紀元。隨著富勒烯碳原子數增加,其立體和構造異構......
近期,中國科學院金屬研究所科研團隊與合作者通過可控調制熱載流子來提高電流密度,發明了一種由石墨烯和鍺等混合維度材料構成的“熱發射極”晶體管,并提出了一種全新的“受激發射”熱載流子生成機制。相關研究成果......
集成電路是現代信息技術的基石,而晶體管則是集成電路的基本單元。隨著晶體管尺寸的不斷縮小,其進一步發展的挑戰日益增多。因此,探索具有新工作原理的晶體管,已成為提升集成電路性能的關鍵。傳統晶體管主要依賴穩......