High-temperature silicon thermal diode and switch
Kasprzak, Maciej (Adam Mickiewicz University. Faculty of Physics)
Sledzinska, Marianna (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Zaleski, Karol (Adam Mickiewicz University. NanoBioMedical Centre (Poland))
Iatsunskyi, Igor (Adam Mickiewicz University. NanoBioMedical Centre (Poland))
Alzina, Francesc (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Volz, Sebastian (University of Tokyo. Institute of Industrial Science)
Sotomayor Torres, Clivia M. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Graczykowski, Bartlomiej (Max Planck Institute for Polymer Research)
Data: |
2020 |
Resum: |
A thermal rectifier/diode is a nonreciprocal element or system that enables preferential heat transport in one direction. In this work we demonstrate a single-material thermal diode operating at high temperatures. The diode is made of nanostructured silicon membranes exhibiting spatially and temperature-dependent thermal conductivity and, therefore, falling into the category of spatially asymmetric, nonlinear nonreciprocal systems. We used an all-optical state-of-the-art experimental technique to prove rectification along rigorous criteria of the phenomenon. Using sub-milliwatt power we achieve rectification of about 14%. In addition, we demonstrate air-triggered thermal switching and passive cooling. Our findings provide a CMOS-compatible platform for heat rectification and applications in energy harvesting, thermal insulation and cooling, as well as sensing and potentially thermal logic. |
Ajuts: |
Agencia Estatal de Investigación SEV-2017-0706 Ministerio de Ciencia e Innovación PGC2018-101743-B-I00
|
Nota: |
Altres ajuts: the ICN2 is funded by the CERCA programme/Generalitat de Catalunya. |
Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original. |
Llengua: |
Anglès |
Document: |
Article ; recerca ; Versió publicada |
Matèria: |
Thermal rectification ;
Thermal switch ;
Raman thermometry ;
Thermal diode ;
High temperatures ;
Thermoelectrics |
Publicat a: |
Nano Energy, Vol. 78 (Dec. 2020) , art. 105261, ISSN 2211-2855 |
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105261
El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca >
Documents dels grups de recerca de la UAB >
Centres i grups de recerca (producció científica) >
Ciències >
Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)Articles >
Articles de recercaArticles >
Articles publicats
Registre creat el 2021-12-20, darrera modificació el 2023-10-01