研究者は、よりエネルギー効率の高いデバイスのために、材料の熱伝導率を「オンザフライ」で調整します。(Researchers tune thermal conductivity of materials ‘on the fly’ for more energy-efficient devices)

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2023-06-08 ミネソタ大学

◆ミネソタ大学の研究チームが熱伝導率を制御する新しい方法を発見。この方法は材料の熱伝導率を調整し、エネルギー効率の高い電子デバイスの開発に貢献する。彼らの研究は、Nature Communicationsに掲載された。
◆通常、材料の熱伝導率は一定だが、彼らはランタン酸ストロンチウムコバルタイトで値を制御する方法を見つけた。これにより熱の流れをオンとオフできる。研究は低電力で連続的に調整可能な熱伝導率を示し、デバイスへの応用が期待される。

<関連情報>

室温イオンゲルゲーティングによるLa0.5Sr0.5CoO3-δ膜の熱伝導率の広範な連続調整 Wide-range continuous tuning of the thermal conductivity of La0.5Sr0.5CoO3-δ films via room-temperature ion-gel gating

Yingying Zhang,William M. Postiglione,Rui Xie,Chi Zhang,Hao Zhou,Vipul Chaturvedi,Kei Heltemes,Hua Zhou,Tianli Feng,Chris Leighton & Xiaojia Wang
Nature Communications  Published:06 May 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-38312-z

研究者は、よりエネルギー効率の高いデバイスのために、材料の熱伝導率を「オンザフライ」で調整します。(Researchers tune thermal conductivity of materials ‘on the fly’ for more energy-efficient devices)

Abstract

Solid-state control of the thermal conductivity of materials is of exceptional interest for novel devices such as thermal diodes and switches. Here, we demonstrate the ability to continuously tune the thermal conductivity of nanoscale films of La0.5Sr0.5CoO3-δ (LSCO) by a factor of over 5, via a room-temperature electrolyte-gate-induced non-volatile topotactic phase transformation from perovskite (with δ ≈ 0.1) to an oxygen-vacancy-ordered brownmillerite phase (with δ = 0.5), accompanied by a metal-insulator transition. Combining time-domain thermoreflectance and electronic transport measurements, model analyses based on molecular dynamics and Boltzmann transport equation, and structural characterization by X-ray diffraction, we uncover and deconvolve the effects of these transitions on heat carriers, including electrons and lattice vibrations. The wide-range continuous tunability of LSCO thermal conductivity enabled by low-voltage (below 4 V) room-temperature electrolyte gating opens the door to non-volatile dynamic control of thermal transport in perovskite-based functional materials, for thermal regulation and management in device applications.

0400電気電子一般
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