ПОСЛЕЗАВТРА

Новый сплав приблизил ученых к созданию «зеленой» электроники

Исследователи из Германии, Италии и Великобритании добились значительных успехов в разработке термоэлектрических материалов, способных конвертировать выделяемое микросхемами тепло обратно в электрическую энергию. Новый сплав из кремния, германия и олова, полученный учеными, может быть легко применен при изготовлении микросхем по стандарту CMOS (металл-оксид-полупроводник), столь широко применяемого сегодня. В эффективности нового сплава большую роль сыграла низкая теплопроводность, что весьма желательно для термоэлектрических материалов ввиду большего градиента температуры, что важно для эффективного преобразования энергии. Результаты данного исследования, в котором приняли участие Юлихский исследовательский центр и Институт высокоэффективной микроэлектроники Лейбница в Германии, Пизанский университет и Болонский университет в Италии, а также Лидсский университет (Великобритания), были опубликованы в журнале ACS Applied Energy Materials.

Сегодня все большее использование электронных устройств во всех аспектах нашей жизни ведет к постоянному росту энергопотребления, причем большая часть этой энергии рассеивается в окружающей среде в виде тепла. В качестве примера можно привести страны Европы, где совокупная работа электронных устройств приводит к ежегодному рассеиванию около 1,2 эксаджоуля тепловой энергии, что эквивалентно энергопотреблению таких государств, как Австрия или Румыния. Это низкопотенциальное тепло с температурой ниже 80°C сложно использовать ввиду плохой термодинамической эффективности и технологических ограничений. По этой причине прямая конвертация рассеиваемого с чипа тепла обратно в электроэнергию стало бы идеальным решением. Сложность же здесь заключается в том, что на выполнение такой конвертации способны очень немногие материалы, и ни один из них до недавнего времени не был совместим с современными технологиями по производству полупроводников.

Изготовление новых микросхем из сплава SiGeSn (кремний, германий, олово), по мнению ученых, позволит не только утилизировать выделяемое электроникой тепло, но и существенно снизить требования к охлаждающим системам и энергопотреблению в целом, т.е. выйти на качественно новый уровень более экологичных и эффективных электронных устройств. Помимо электроники, новый сплав может использоваться для получения новых термоэлектрических материалов, а также найти примение в фотонике и спинтронике.