"Wundermaterial" holt Energie vom Chip zurück

Power der GeSn-Legierung (Bild: ACS Appl. Energy Mater. 2024, Volume 7, Issue 13) (CC-BY 4.0)

Jülich (pte016/08.07.2024/13:55) - Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Experten des Forschungszentrums Jülich ( https://www.fz-juelich.de ) hat einen weiteren Schritt auf dem Weg zu einem Material realisiert, das Energierückgewinnung auf einem Mikrochip ermöglicht. Details sind in "ACS Applied Energy Materials" veröffentlicht worden.

Thermoelektrisches Material

Bei der Legierung aus Germanium und Zinn handelt es sich um ein thermoelektrisches Material. Dieses erscheint geeignet, die Abwärme von Computerprozessoren in Elektrizität umzuwandeln. Da alle Elemente aus der vierten Hauptgruppe des Periodensystems stammen, lässt sich die neue Halbleiterlegierung leicht in den Prozess der Chip-Fertigung integrieren.

"Das Hinzufügen von Zinn zu Germanium (GeSn) reduziert die thermische Leitfähigkeit erheblich, während die elektrischen Eigenschaften beibehalten werden - eine ideale Kombination für thermoelektrische Anwendungen", so Dan Buca, Leiter der Jülicher Forschungsgruppe. Die niedrige thermische Leitfähigkeit des Kristallgitters unterstreiche das große Potenzial.

Abwärme wird direkt verwendet

Indem sich die GeSn-Legierung als thermoelektrisches Material in siliziumbasierte Mikrochips integrieren lässt, wird es möglich, die im Betrieb erzeugte Abwärme zu nutzen und in elektrische Energie rückzuwandeln. Dieses "Energy Harvesting" auf dem Chip könnte den Bedarf an externer Kühlung und Strom stark reduzieren und so die Geräteeffizienz steigern.

Ziel der Forscher ist es, die Zusammensetzung der Legierung auf Silizium-Germanium-Zinn (SiGeSn) sowie die ultimative Gruppe-IV-Legierung unter Hinzunahme von Kohlenstoff (CSiGeSn) zu erweitern und damit ein funktionales thermoelektrisches Gerät herzustellen, mit dem das Potenzial der Energiegewinnung durch Gruppe-IV-Legierungen demonstriert wird.

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