일반기술

헤테로구조의 열이온 냉각기

열전 (TE) 냉각기는 마이크로전자 열 관리와 낭비-열 회수에 유용한 장치이다. 그러나, 열전 냉각기는 낮은 동작 효율과 높은 생산 비용의 문제점을 가지고 있다. 콤푸레서를 기초로한 냉장고가 30% 이상의 효율을 나타내는 것에 비해 열전 냉각기는 6-8%의 캐롯 효율을 보인다. 또한, 기존의 열전 냉각기는 집적 회로를 이용하여 제조할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 열전 냉각기의 제조 단가가 상승하는 요인이 된다. 이와 같은 여러가지 문제점들 때문에 열전 냉각기는 효율이 크게 중요하지 않거나 부피를 크게 줄여야 하는 장치에 제한적으로 사용되어 왔다. 본 기술은 새로운 종류의 열전 냉각기를 개발한 기술이다. 본 기술의 냉각기는 높은 효율을 나타내고, AlGaAs, InGaAsP 또는 SiGe와 같은 물질의 헤테로구조에서 열이온 발산을 이용하여 동작한다. 증발에 의한 냉각은 경계층 위로 양극에서 음극까지 뜨거운 (hot) 전자의 선별적인 발산에 의해 이루어진다. 이와 같은 “열이온” 냉각기는 향상된 냉각 능력을 보이고, 일반적인 집적회로를 이용하여 제조할 수 있다. 본 기술은 실온에서 동작하는 작은 열이온 냉각기를 제조하는 과정에서 밴드갭 조절용 도핑을 사용하여 기존 냉각기의 문제점을 해결하였다. 본 기술은 적당한 물질과 형태를 사용하므로써, 매우 적은 비용을 들여 저온까지 냉각이 가능한 효율과 공간 활용이 우수한 열이온 냉각기를 제조한 기술이다. 한편, 본 기술의 냉각기는 빠른 반응 특성을 나타낸다. 본 기술은 두개의 반도체 층을 성장시킨다. 이와 같은 구조는 역으로 흐르는 전류 흐름을 막고, 음극에는 냉각 접합, 양극에는 뜨거운 접합을 이루는 높은 에너지 캐리어의 선별적인 발산이 가능하게 한다. 뜨거움과 차가움을 가지는 이와 같은 장치를 사용하므로써, 전해조는 열이온 발생기를 만들게 된다. 본 기술에 의하여 전자 냉각기 제조 비용을 크게 줄일 수 있으며, 보다 우수한 전자 냉각기 제조 기술을 확보하게 된다. 한편, 본 기술은 매우 낮은 온도까지 온도를 낮출 수 있으며 높은 효율과 빠른 반응 속도를 나타내는 냉각기에 관한 기술이다.높은 효율과 향상된 냉각 능력, 기존 냉각기에 비해 물질 선택의 폭이 넓음, 집적 회로로 제조가 가능, 제작 비용이 저렴함