德国、意大利和英国的研究人员在开发适合芯片上能量收集的材料方面取得了重大进展。通过合成由硅、锗和锡组成的合金，他们能够制造出一种热电材料，有望将计算机处理器的废热转化回电能。

由于这些新半导体合金的所有元素均来自元素周期表第四主族，因此可以轻松集成到芯片生产的CMOS工艺中。该研究成果发表在ACS Applied Energy Materials上。

电子设备在我们生活的各个方面使用得越来越多，这导致能源消耗增加。这些能源大部分以热量的形式散发到环境中。

在欧洲，IT 基础设施和设备(例如数据中心和智能设备)每年会浪费约 1.2 艾焦耳的低温热量。这大致相当于奥地利或罗马尼亚的一次能源消耗。由于热力学效率低下和技术限制，这种低于 80°C 的低温热量传统上很难利用。

因此，将低温热量直接用于计算机处理器似乎是一个理想的解决方案。但只有极少数材料可用于将热量转化为电能，而且没有一种材料与半导体制造厂的现有技术兼容。

德国于利希研究中心和莱布尼茨高性能微电子研究所以及意大利比萨大学、博洛尼亚大学和英国利兹大学开展的研究合作，在开发与 CMOS 芯片生产工艺兼容的片上能量收集合适材料方面取得了里程碑式的进展。

“在锗中添加锡可显著降低材料的热导率，同时保持其电性能，这是热电应用的理想组合，”于利希研究中心研究小组负责人 Dan Buca 博士解释道。

发表于《ACS Applied Energy Materials》上的低晶格热导率的实验验证，凸显了这些 GeSn 合金作为热电材料的巨大潜力。