美国研究人员推出首个稳定的全固态热晶体管

美国加州大学洛杉矶分校研究人员推出了首个稳定的全固态晶体管',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_2">热晶体管，它使用电场来控制半导体器件的热运动。据11月3日发表在《科学》杂志上的研究，该晶体管具有迄今最高的速度和性能，通过原子级设计和分子工程，可开辟计算机芯片热管理的新领域。这一进展还有助于了解人体如何调节热量。  m%s&$  
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图片来源：胡永杰实验室/加州大学洛杉矶分校 e0z(l/UB  
论文合著者、加州大学洛杉矶分校工程学院机械和航空航天工程教授胡永杰表示，精确控制热量如何流经材料，长期以来一直是物理学家和工程师的梦想。这种通过电场的开关来管理热运动的新设计原理，朝这个方向迈出了一大步。 jY1^I26E  
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新型热晶体管具有场效应（通过施加外部电场来调制材料的热导率）和全固态（无移动部件）的优点，展现出高性能并与半导体集成电路制造工艺兼容。该团队的设计结合了原子界面上电荷动力学的场效应，连续切换和放大热通量所使用的功率几乎可忽略不计。 JYw_Z*L=m  
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团队展示的电门控热晶体管实现了创纪录的高性能，将热开关效应的速度和规模比以前提高几个数量级，开关速度超过1兆赫兹，其还具有1300%的热导可调性以及超过100万次开关周期的可靠性能。 )45#lE3TH  
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在概念验证设计中，团队制造了一个自组装分子界面，充当热运动的管道。通过打开和关闭电场可控制原子界面上的热阻，进而允许热量精确地穿过材料。团队现已通过光谱实验验证了晶体管的性能，并进行了第一性原理理论计算，解释了场对原子和分子特性的影响。 w
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胡永杰表示，这个概念还提供了一种理解人体热量管理的新方法，在非常基础的层面上，该平台可为活细胞的分子水平机制提供见解。