本研究开发的开创性固态电化学热晶体管。图片来源：物理学家组织网
科技日报记者 刘霞
日本科学家开发出首个固态电化学热晶体管，其能用电来管理热。新问世的固态热晶体管的效率可与目前广泛使用的液态热晶体管相媲美，且更稳定。相关研究刊发于21日出版的《先进功能材料》杂志。
现代电子设备在使用过程中会产生大量废热。过去10年，使用电来管理热量的概念得到验证，催生了电化学热晶体管器件，这种器件可通过电信号控制热流，但目前广泛使用的液态热晶体管存在一个严重的缺陷：任何泄漏都会导致设备停止工作。
在最新研究中，北海道大学电子科学研究所的科学家小组开发出首个固态电化学热晶体管，比液态热晶体管更稳定，也同样有效。
研究人员解释称，热晶体管大致由活性材料和开关材料组成，活性材料的导热性会发生变化；而开关材料可控制活性材料的导热性。他们在氧化钇稳定的氧化锆基底上制造出了最新的固态热晶体管。该基底也用作开关材料，氧化锶钴用作活性材料，而铂电极提供控制晶体管所需的电力。
研究发现，活性材料在“开”状态下的导热性与一些液态热晶体管相当。而且，活性材料在“开”状态下的导热性比“关”状态下高4倍。此外，该晶体管使用10个周期后仍保持稳定，优于一些目前使用的液态热晶体管。团队在20多个单独制造的固态热晶体管上进行了测试，确保了结果的可重复性。
这一最新研究表明，固态电化学热晶体管具有与液态电化学热晶体管一样有效的潜力。但目前开发实用热晶体管的主要障碍是开关材料的工作温度较高，约为300℃，降低其工作温度将成为未来研究的重点。
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风扇轰鸣、外壳发烫，都是电子产品使用中最不好的体验。如果能用电去管理废热，应是个绝佳的主意。但遗憾的是，常见的管理设备——液态热晶体管还是存在很大问题，所以科学家一直希望研制出固态产品。这个研制过程，或者说找寻到最合适固态材料的过程十分艰难。但如人们所知，电灯泡的发明也经历了6000多种材料、7000多次尝试才获得最后的成功，如果固态电化学热晶体管能走向实用，必然也将颠覆电子行业的设计方式。