13.04.2023 by Aileen Sammler

고체 전기 화학 열 트랜지스터 - 큰 잠재력을 가진 새로운 트랜지스터 클래스

고체 전기 화학 열 트랜지스터(SETT)는 특정 물질의 전기 화학적 특성을 활용하여 열 흐름을 조절할 수 있는 새로운 종류의 트랜지스터입니다. 열-전기 화학 결합 원리에 따라 전기 에너지를 열 에너지로 효율적이고 가역적으로 변환할 수 있습니다.

SETT는 전자, 에너지 변환, 냉장 등 많은 애플리케이션에 중요한 열 관리 분야를 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있기 때문에 그 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. 더 작고 에너지 효율적이며 비용 효율적인 열 관리 시스템을 구현할 수 있는 기존 열 관리에 대한 유망한 대안을 제시합니다.

고체 상태의 전기화학 열 트랜지스터 최초 개발

홋카이도 대학의 과학자들이 전기 신호를 통해 열 흐름을 제어하는 데 사용할 수 있는 획기적인 고체 상태 전기 화학 열 트랜지스터를 개발했습니다.

기존의 액체 상태 열 트랜지스터는 누설이 발생하면 기기가 작동을 멈추기 때문에 심각한 한계가 있습니다. 홋카이도 대학 전자과학연구소의 히로미치 오타 교수 연구팀은 스위칭 재료로도 사용되는 산화 이트륨 안정화 지르코늄 산화물을 기반으로 열 트랜지스터를 구성하고 스트론튬 코발트 산화물을 활성 물질로 사용했습니다. 트랜지스터를 제어하는 데 필요한 전력을 공급하기 위해 백금 전극을 사용했습니다. 그 결과 활성 물질의 열 전도성은 일부 액체 상태 열 트랜지스터와 비슷했으며, 10회 사용 주기 동안 안정적으로 작동하여 대부분의 액체 상태 열 트랜지스터보다 내구성이 뛰어난 것으로 나타났습니다.

고체 상태의 열 트랜지스터는 다층 구조로 이루어져 있습니다. 상부 전극과 하부 전극은 백금으로 구성되며 활성층으로 산화 스트론튬 코발트(SrCoOx)가 사용됩니다. 스트론튬 코발트 산화물의 결정 구조는 공기 중 280°C에서 전기 화학적 산화 및 환원으로 인해 변형될 수 있습니다. 완전히 산화된 스트론튬 코발트 산화물 층의 열전도도(소위 "온" 상태)는 완전히 환원된 스트론튬 코발트 층의 열전도도(소위 "오프" 상태)에 비해 약 4배 더 높습니다. (출처: Yang et.al, Adv. Funct. Mater, 2023, 2214939)
NETZSCH 을 통한 측정 PicoTR

연구팀은 열 트랜지스터의 열 전도도를 측정하기 위해 NETZSCH 시간 영역 열 반사율 방법 PicoTR 을 사용했습니다. 이 개발에 기여하게 되어 매우 자랑스럽게 생각합니다.

이 획기적인 기술은 전자제품의 열 관리에 대한 새로운 가능성을 제시하여 보다 효율적이고 안정적인 장치를 위한 길을 열어줍니다.

자세한 내용을 알아보려면 Advanced Functional Materials Journal(Advancedsciencenews.com)에 게재된 다음 연구 기사를 다운로드하세요:

시간 영역 열반사율 방법에 대해 자세히 알아보기