Usando una tecnología de microfabricación de semiconductores, un equipo de investigación compuesto por NIMS, AIST y la Universidad de Tsukuba logró desarrollar un dispositivo termoeléctrico que consta de una matriz de uniones π, cada una compuesta por dos tipos de capas termoeléctricas separadas por una capa de electrodo de metal (Figura (a )). Este dispositivo demostró la capacidad de generar voltajes superiores a 0,5 V, por lo que cumple con un criterio para ciertas operaciones de dispositivos IoT (Internet de las cosas).

Usando una tecnología de microfabricación de semiconductores, un equipo de investigación compuesto por NIMS, AIST y la Universidad de Tsukuba logró desarrollar un dispositivo termoeléctrico que consta de una matriz de uniones π, cada una compuesta por dos tipos de capas termoeléctricas separadas por una capa de electrodo de metal (Figura (a )). Este dispositivo demostró la capacidad de generar voltajes superiores a 0,5 V, por lo que cumple con un criterio para ciertas operaciones de dispositivos IoT (Internet de las cosas).

Los módulos de conversión termoeléctrica diseñados para IoT y otros dispositivos electrónicos deben integrarse en estos dispositivos. La mayoría de las versiones desarrolladas anteriormente de estos módulos se han fabricado con materiales voluminosos que son incompatibles con la miniaturización y la integración. Los voltajes de salida de los módulos y dispositivos de conversión termoeléctrica generalmente disminuyen a medida que disminuye su tamaño. Un enfoque para superar este problema asociado con la miniaturización es crear una serie de uniones π en un dispositivo termoeléctrico. Este equipo de investigación creó un dispositivo termoeléctrico utilizando tecnología de microfabricación de semiconductores que se puede utilizar para fabricar uniones π a microescala con un alto grado de precisión.

Este equipo de investigación fabricó un dispositivo termoeléctrico en el plano (figura (b)) compuesto por una densa matriz de uniones π, cada una compuesta por un Mg tipo p2sn0.8edad0.2 Película delgada con alta eficiencia de generación termoeléctrica y baja resistencia eléctrica, una capa de bismuto tipo n que se puede fabricar a temperatura ambiente. A pesar de su pequeño tamaño, este dispositivo, equipado con una matriz de 36 pequeñas uniones π, era capaz de generar voltajes superiores a 0,5 V, lo que cumplía con el criterio para ciertas operaciones de dispositivos IoT.

La técnica utilizada en esta investigación para crear dispositivos termoeléctricos más pequeños y compactos se puede utilizar para desarrollar nuevos productos IoT y otros productos electrónicos integrados con dispositivos termoeléctricos.

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Esta investigación fue apoyada por el proyecto JST-Mirai titulado «Utilización del magnetismo para desarrollar dispositivos y materiales termoeléctricos de alto rendimiento» (líder del proyecto: Takao Mori, número de proyecto: JPMJMI19A1).

Este estudio fue publicado en materiales hoy energía, una revista en línea, el 18 de junio de 2022 (URL: https://doi.org/10.1016/j.mtener.2022.101075). En la figura anterior se ha utilizado una fotografía de esta publicación con algunas modificaciones.


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