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汽車尾氣也能發(fā)電！科學(xué)家開發(fā)出新型可再生能源裝置
熱能是一種很有潛力的清潔能源。據(jù)美國能源部對(duì)初級(jí)能源消耗的估算，55％以上的能源最終以廢熱的形式被釋放到環(huán)境中。常見的廢熱源有工業(yè)余熱、汽車尾氣廢熱和城市固體垃圾焚燒所產(chǎn)生的廢熱等。然而，這些廢熱大多沒有被二次利用。華盛頓州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種將汽車尾氣轉(zhuǎn)化為可再生能源的裝置，大大提升了熱能轉(zhuǎn)化效率。
一種新型的二極管可以將熱量轉(zhuǎn)換成電能，效率比硅晶產(chǎn)品高三倍，而且將來可以將熱量轉(zhuǎn)換成可儲(chǔ)存的電池電量。
隨著創(chuàng)新者尋求讓我們的社會(huì)更節(jié)能的方法，一種可再生資源被證明比其他資源更難“再生”：熱能。
所謂的“余熱”是汽車、家電、小型電子設(shè)備產(chǎn)生熱量。 將多余的熱量轉(zhuǎn)化為可用電力已經(jīng)是科學(xué)家多年來的熱門話題，華盛頓州立大學(xué)的新研究可能代表著不斷增長(zhǎng)的熱電領(lǐng)域的巨大飛躍。
華盛頓州立大學(xué)物理學(xué)家 Yi Gu 的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種比常規(guī)方法效率高出三倍的將熱量轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備。這個(gè)創(chuàng)新名為范德瓦爾斯肖特基二極管，依靠獨(dú)特的復(fù)合材料，將熱量轉(zhuǎn)換成強(qiáng)大的可存儲(chǔ)電流。
二極管是專門用于在單一方向上傳導(dǎo)電流的電子設(shè)備（類似于水中的水閥引導(dǎo)液體的流動(dòng)）。 每個(gè)二極管在其頂端部極化，因此電流從其正端（或陽極）向其前端（陰極）“向前”流動(dòng)。
通過設(shè)計(jì)，該偏振結(jié)構(gòu)阻止電流從相反方向行進(jìn)。 這就是為什么用“發(fā)光二極管”或LED制成的燈泡可以產(chǎn)生比普通白熾燈更多的光，這些白熾燈以較不有效的方式傳播能量。
僅次于 LED，電子世界中最著名的二極管是通過將半導(dǎo)體材料（如硅）與金屬（如鋁或銅）接合而形成的肖特基二極管。 這種二極管被稱為“熱載體”二極管，因?yàn)樗梢灶愃朴?LED 攜帶光的方式攜帶熱量。
肖特基二極管具有低電壓降。 這使得它對(duì)諸如太陽能電池等設(shè)備是有用的，這種設(shè)備需要低壓降二極管來防止能量損失。 其他常見應(yīng)用包括射頻混頻器和電源整流器。
但傳統(tǒng)的肖特基二極管將熱轉(zhuǎn)換為電能有局限性：
WSU 的物理學(xué)家 Matthew McCluskey 說：“當(dāng)你將金屬連接到半導(dǎo)體材料（如硅）以形成肖特基二極管時(shí)，總是會(huì)在界面形成一些缺陷。 “這些缺陷會(huì)陷入電子，阻礙電力流動(dòng)”，這使得它們將熱量轉(zhuǎn)化為電力的效率不高。
WSU 的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新的二極管，旨在改善肖特基模型。 研究人員通過減少對(duì)電力的阻礙，可以生產(chǎn)出將“大部分”熱量轉(zhuǎn)化為電能的二極管。
Yi Gu 及其同事開發(fā)的范德瓦爾斯肖特基二極管不使用金屬或硅；它們的二極管是由稱為銦硒（InSe）的結(jié)晶化合物的多個(gè)微觀層制成的“多成分”材料。
該團(tuán)隊(duì)使用簡(jiǎn)單的加熱過程來修改 InSe 的這些層，使一層的像金屬，另一層像半導(dǎo)體。
這意味著，范德華肖特基二極管不是將兩種材料（金屬和半導(dǎo)體）結(jié)合在一起以形成典型的肖特基二極管，而是使 InSe 表現(xiàn)為兩種材料的屬性。
在范德華肖特基二極管中，InSe 金屬和半導(dǎo)體材料連接在一起的界面處不發(fā)生雜質(zhì)或缺陷。
沒有這些缺陷，電力可以以近 100％ 的效率流過 WSU 團(tuán)隊(duì)的設(shè)備。
使用下圖所示的共焦顯微鏡測(cè)量范德華肖特基二極管的導(dǎo)電效率。 研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的創(chuàng)新表現(xiàn)出“理想的二極管行為”（在正向電流流動(dòng)方面）以及熱電功率的增加，總計(jì)比傳統(tǒng)的肖特基二極管高“三個(gè)數(shù)量級(jí)”。更高的數(shù)值代表了將熱量轉(zhuǎn)化為電力的能力，隨后可以使范德華模型成為大量“回收”余熱的標(biāo)準(zhǔn)載體。
然而，在此之前，科學(xué)必須使晶體 InSe 成為更容易獲取材料：目前，它仍然太復(fù)雜（并且昂貴）。 Gu 和同事說，他們正在探索合成大量材料的方法，以便將其開發(fā)成可以使用的設(shè)備。
如果成功，新的范德華氏肖特基二極管有可能提供另一種可再生能源。
”未來，這種設(shè)備可以附著在汽車尾氣，電腦主機(jī)和其他有達(dá)到室溫的地方?！?“然后，二極管將使用兩個(gè)表面之間的熱差來產(chǎn)生可以存儲(chǔ)在電池中并在需要時(shí)使用的電流。
2017-10-18 來源：鳳凰網(wǎng)科技36氪
文章關(guān)鍵詞： 韋爾半導(dǎo)體 香港華清電子(集團(tuán))有限公司 范德瓦爾斯肖特基二極管
一種新型的二極管可以將熱量轉(zhuǎn)換成電能，效率比硅晶產(chǎn)品高三倍，而且將來可以將熱量轉(zhuǎn)換成可儲(chǔ)存的電池電量。
隨著創(chuàng)新者尋求讓我們的社會(huì)更節(jié)能的方法，一種可再生資源被證明比其他資源更難“再生”：熱能。
所謂的“余熱”是汽車、家電、小型電子設(shè)備產(chǎn)生熱量。 將多余的熱量轉(zhuǎn)化為可用電力已經(jīng)是科學(xué)家多年來的熱門話題，華盛頓州立大學(xué)的新研究可能代表著不斷增長(zhǎng)的熱電領(lǐng)域的巨大飛躍。
華盛頓州立大學(xué)物理學(xué)家 Yi Gu 的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種比常規(guī)方法效率高出三倍的將熱量轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備。這個(gè)創(chuàng)新名為范德瓦爾斯肖特基二極管，依靠獨(dú)特的復(fù)合材料，將熱量轉(zhuǎn)換成強(qiáng)大的可存儲(chǔ)電流。
二極管是專門用于在單一方向上傳導(dǎo)電流的電子設(shè)備（類似于水中的水閥引導(dǎo)液體的流動(dòng)）。 每個(gè)二極管在其頂端部極化，因此電流從其正端（或陽極）向其前端（陰極）“向前”流動(dòng)。
通過設(shè)計(jì)，該偏振結(jié)構(gòu)阻止電流從相反方向行進(jìn)。 這就是為什么用“發(fā)光二極管”或LED制成的燈泡可以產(chǎn)生比普通白熾燈更多的光，這些白熾燈以較不有效的方式傳播能量。
僅次于 LED，電子世界中最著名的二極管是通過將半導(dǎo)體材料（如硅）與金屬（如鋁或銅）接合而形成的肖特基二極管。 這種二極管被稱為“熱載體”二極管，因?yàn)樗梢灶愃朴?LED 攜帶光的方式攜帶熱量。
肖特基二極管具有低電壓降。 這使得它對(duì)諸如太陽能電池等設(shè)備是有用的，這種設(shè)備需要低壓降二極管來防止能量損失。 其他常見應(yīng)用包括射頻混頻器和電源整流器。
但傳統(tǒng)的肖特基二極管將熱轉(zhuǎn)換為電能有局限性：
WSU 的物理學(xué)家 Matthew McCluskey 說：“當(dāng)你將金屬連接到半導(dǎo)體材料（如硅）以形成肖特基二極管時(shí)，總是會(huì)在界面形成一些缺陷。 “這些缺陷會(huì)陷入電子，阻礙電力流動(dòng)”，這使得它們將熱量轉(zhuǎn)化為電力的效率不高。
WSU 的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新的二極管，旨在改善肖特基模型。 研究人員通過減少對(duì)電力的阻礙，可以生產(chǎn)出將“大部分”熱量轉(zhuǎn)化為電能的二極管。
Yi Gu 及其同事開發(fā)的范德瓦爾斯肖特基二極管不使用金屬或硅；它們的二極管是由稱為銦硒（InSe）的結(jié)晶化合物的多個(gè)微觀層制成的“多成分”材料。
該團(tuán)隊(duì)使用簡(jiǎn)單的加熱過程來修改 InSe 的這些層，使一層的像金屬，另一層像半導(dǎo)體。
這意味著，范德華肖特基二極管不是將兩種材料（金屬和半導(dǎo)體）結(jié)合在一起以形成典型的肖特基二極管，而是使 InSe 表現(xiàn)為兩種材料的屬性。
在范德華肖特基二極管中，InSe 金屬和半導(dǎo)體材料連接在一起的界面處不發(fā)生雜質(zhì)或缺陷。
沒有這些缺陷，電力可以以近 100％ 的效率流過 WSU 團(tuán)隊(duì)的設(shè)備。
使用下圖所示的共焦顯微鏡測(cè)量范德華肖特基二極管的導(dǎo)電效率。 研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的創(chuàng)新表現(xiàn)出“理想的二極管行為”（在正向電流流動(dòng)方面）以及熱電功率的增加，總計(jì)比傳統(tǒng)的肖特基二極管高“三個(gè)數(shù)量級(jí)”。更高的數(shù)值代表了將熱量轉(zhuǎn)化為電力的能力，隨后可以使范德華模型成為大量“回收”余熱的標(biāo)準(zhǔn)載體。
然而，在此之前，科學(xué)必須使晶體 InSe 成為更容易獲取材料：目前，它仍然太復(fù)雜（并且昂貴）。 Gu 和同事說，他們正在探索合成大量材料的方法，以便將其開發(fā)成可以使用的設(shè)備。
如果成功，新的范德華氏肖特基二極管有可能提供另一種可再生能源。
”未來，這種設(shè)備可以附著在汽車尾氣，電腦主機(jī)和其他有達(dá)到室溫的地方?！?“然后，二極管將使用兩個(gè)表面之間的熱差來產(chǎn)生可以存儲(chǔ)在電池中并在需要時(shí)使用的電流。
2017-10-18 來源：鳳凰網(wǎng)科技36氪
文章關(guān)鍵詞： 韋爾半導(dǎo)體 香港華清電子(集團(tuán))有限公司 范德瓦爾斯肖特基二極管
