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On-Chip Micro Temperature Controllers Based on Freestanding Thermoelectric nano Films for Low-Power Electronics

nano-Micro Letters 2024年第7期16卷 98-108页

作者： Qun jin Tianxiao Guo nicolas Perez nianjun yang xin jiang kornelius nielsch heiko reith Institute for Metallic Materials Leibniz Institute for Solid State and Materials Research01069 DresdenGermany Institute of Materials Engineering University of Siegen57076 SiegenGermany Institute of Applied Physics Technical University of Dresden01069 DresdenGermany Institute of Materials Science Technical University of Dresden01069 DresdenGermany

Multidimensional integration and multifunctional com-ponent assembly have been greatly explored in recent years to extend Moore’s Law of modern ***,this inevitably exac-erbates the inhomogeneity of temperature distribution in microsystems,making precise temperature control for electronic components extremely ***,we report an on-chip micro temperature controller including a pair of thermoelectric legs with a total area of 50×50μm^(2),which are fabricated from dense and flat freestanding Bi2Te3-based ther-moelectric nano films deposited on a newly developed nano graphene oxide membrane *** tunable equivalent thermal resistance is controlled by electrical currents to achieve energy-efficient temperature control for low-power electronics.A large cooling temperature difference of 44.5 k at 380 k is achieved with a power consumption of only 445μW,resulting in an ultrahigh temperature control capability over 100 k mW^(-1).Moreover,an ultra-fast cooling rate exceeding 2000 k s^(-1) and excellent reliability of up to 1 million cycles are *** proposed on-chip temperature controller is expected to enable further miniaturization and multifunctional integration on a single chip for microelectronics.

关键词： Temperature control Low-power electronics On-chip micro temperature controller Freestanding thermoelectric nano films Temperature-sensitive components

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