Silicon: a Revenant Thermoelectric Material?
Silicon: a Revenant Thermoelectric Material?
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硅：一种复活的热电材料？
DOI：
10.1007/s10948-019-05268-5
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发表时间：
2020
影响因子：
1.8
通讯作者：
Lee, Mark
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lee, Mark
在进入超导世界之前，Ted Geballe在20世纪50年代研究了掺杂晶体硅的热电（TE）特性。Ted的结果表明Si具有非常差的热电性能，主要是因为在室温附近，通过Si的大部分热传输是通过声子而不是电子和空穴进行的。这些发现结束了半个世纪以来Si在TE技术中的作用。十年前，有人提出，由于表面散射抑制了声子热传输，纳米线形式的Si可以具有良好的TE特性。然而，没有由Si纳米线制成的TE器件显示出有用的性能特征。在这里，我们目前的工作显示集成电路硅TE发电机，可以产生功率每单位面积每施加的温度差，是竞争力与现有的最好的TE技术，使用更奇特的TE材料。我们的器件超越了以前的Si TE工作，不是通过提高硅的固有TE效率，而是通过利用现代Si加工技术来制造每单位面积大量的热量收集器。虽然Ted的旧工作将Si埋在TE世界中，但我们的结果可能会将其作为可行的TE材料复活。
Before entering the world of superconductivity, Ted Geballe, in the 1950s, investigated the thermoelectric (TE) properties of doped crystalline silicon. Ted’s results indicated that Si has very poor thermoelectric properties, primarily because near room temperature most of the heat transport through Si is carried via phonons rather than electrons and holes. These findings ended the role of Si in TE technologies for a half-century. A decade ago, it was proposed that Si in nanowire form can have good TE properties owing to suppression of phonon heat transport by surface scattering. However, no TE device made of Si nanowires has shown useful performance characteristics. Here, we present work showing integrated circuit Si TE generators that can generate power per unit area per applied temperature difference that is competitive with the best existing TE technologies using more exotic TE materials. Our devices surpass previous Si TE work not by increasing silicon’s intrinsic TE efficiency but by exploiting modern Si processing technology to fabricate a very large number of heat harvesters per unit area. While Ted’s old work buried Si in the TE world, our results may resurrect it as a viable TE material.
影响因子：
34.3
作者：
Hu, Gangyi;Edwards, Hal;Lee, Mark
通讯作者：
Lee, Mark
用于物联网应用的 10- $mu$ W/cm2 级硅纳米线热电发电机的建模、仿真、制造和表征
影响因子：
3.1
作者：
M. Tomita;S. Oba;Y. Himeda;R. Yamato;K. Shima;T. Kumada;Mao Xu;H. Takezawa;K. Mesaki;K. Tsuda;S. Hashimoto;T. Zhan;Hui Zhang;Y. Kamakura;Yuhhei Suzuki;H. Inokawa;H. Ikeda;T. Matsukawa;T. Matsuki;Takanobu Watanabe
通讯作者：
Takanobu Watanabe