Теплопроводность кремния снижена в 150 раз

Результаты недавнего исследования, проведенного международной группой немецких и французских специалистов в области изучения термических свойств кремния и связанных с ними возможными новыми направлениями применения указанного материала, позволили авторам добиться снижения теплопроводности кремния более чем в 150 раз, а именно – до 1 Вт/(м*К). В ходе своей работы эксперты изучали возможности охлаждения полупроводниковых чипов, а также проблемы создания минигенераторов, преобразующих технологическое тепло в электрическую энергию.

Как известно, теплопроводность кремния оказывается немногим меньше теплопроводности металлов типа алюминия (порядка 150 Вт/(м*К) и 250 Вт/(м*К) соответственно). Именно высокая теплопроводность кремния и выступает в качестве препятствия, мешающего найти данному материалу широкое применение в термоэлектричестве, где повышенным спросом пользуются материалы с низкой теплопроводностью. Учитывая то обстоятельство, что главный потенциал термоэлектричества заключается в возможности использовании отработанного тепла всех видов для прямого преобразования его в электроэнергию, можно с большой долей уверенности утверждать, что в будущем термоэлектричество найдет свою нишу наряду с весьма востребованной солнечной энергетикой. Именно здесь обретает большую актуальность проблема подбора соответствующих материалов, причем применение привычного кремния было бы одним из самых оптимальных решений.

Как сообщает на своих страницах интернет-портал rccnews.ru, в ходе своей работы специалисты из Дрездена, Штутгарта, Фрейбурга, Гренобля и Бордо разработали новую технологию, которая позволяет снизить теплопроводность кремния до 1 Вт/(м*К) и ниже. Говоря другими словами, приблизительно такой теплопроводностью характеризуются окна с двойным стеклом.

В качестве решения проблемы снижения теплопроводности кремния, выступили внедренные в него нанокристаллы германия. Комментируя свое открытие, авторы подчеркивают, что такой подход открывает целый ряд возможностей будущего применения материалов на основе кремния для охлаждения чипов по принципу «on-chip cooling». Более того, открытие ученых делает возможным создание в будущем мини-электростанций, которые будут преобразовывать в электроэнергию тепловые процессы в месте их протекания.

Подробный отчет о работе исследователей опубликован в он-лайн выпуске научного журнала «Nature Materials» от 2 мая текущего года.