나노기술 및 정책 정보

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● 미국 NIST(National Institute of Standards and Technology) 및 University of Colorado Boulder 공동 연구팀은 열전소자의 열전변환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 제작기술을 개발

● 실리콘 웨이퍼 기판에서 질화갈륨 나노기둥(nanopillars) 수십만 개를 증착한 후 웨이퍼 하부에서 실리콘 층을 분리하여 얇은 실리콘 시트만 남기는 과정 및 나노기둥과 실리콘 시트의 상호작용을 통해 실리콘 내 열전도도를 낮춰 열전변환효율을 개선

● 일반적으로 열전도도와 전기전도도는 정비례 관계를 띠기 때문에 제벡(Seebeck) 효과의 구현을 저해하는 성질이 있으나, 연구팀은 나노기둥으로 덮인 박막에서 두 특성의 관계가 무효화되는 현상을 발견해, 이를 실리콘 시트에 적용함으로써 실리콘 내 열전도도를 21% 감소

● 본 연구는 열전변환효율을 대폭 개선시켰으며, 향후 상용화되면 미국 내에서 연 1,000억 달러 수준의 낭비되는 열 에너지의 일부를 회수할 수 있을 것으로 기대

Advanced Materials (2023.03.23.), Semiconductor Thermal and Electrical Properties Decoupled by Localized Phonon Resonances