热三极管文献综述

文献综述（或调研报告）：

自进入本世纪以来，国际上对热二极管进行着不同机理的理论和实验探究^1-5。虽然对热三极管的研究刚刚起步，但是已经迅速成为研究热点之一。其中，热三极管的实现方法主要是通过对电场的利用进行实现；而对于磁场的利用，目前仅存在针对第一类超导体的热三极管的探究，这无法实现热三极管的动态连续调制。

1.基于电场调制的热三极管

2011年，Rongguo Xie等人通过实验测量了纳米带在电压偏置条件下导热系数的变化⁶。他们发现在340K左右环境温度下，电压偏置可以切换其金属态和绝缘态两种状态，以致其金属态导热系数与绝缘态导热系数远不同，从而实现热整流。其中，金属态比绝缘态的导热系数增加了近60%。

2011年，Osinski实验测试了液晶材料MBBA、5CB、8CB的各自导热系数随电场变化产生的变化⁷。当施加外电场时，液晶内部分子的排列结构会发生相应变化，导热系数可以分成两个部分：平行于分子长轴的导热系数和垂直于分子长轴的导热系数。他通过光刻法制备了微金属加热器，使用3Omega测量这些液晶薄膜的导热系数。实验发现，在施加至 25V外电压的条件下，5CB液晶材料的导热系数比未施加电场时增加了47%。

2014年，Jiung Cho等人通过溅射堆积得到钴酸锂膜，利用一定时间的热反射，该薄膜的导热系数可以看成是一个与锂化程度相关的函数⁸。在实验中中通过原位测量，测得一个钴酸锂阴极由于从脱锂成，导热系数从5.4左右减少到了3.7，并且这种变化是可逆的。通过在比原位测量可达到的温度更高的退火温度下对样品的非原位测量，观测得到的锂化状态和非锂化状的态热导率比值超过了2.7。

2015年，Jon F.Ihlefeld等人通过铁电薄膜表面重构来测量室温下外加电场前后的声子热导率⁹。原理是铁电晶体是由许多小区域（电畴）组成，每个电畴内的极化方向一致，相邻的电畴极化方向不同。施加电场后，极化沿着电场方向的电畴扩大；当电畴方向都沿着电场方向时，即变成单畴晶体。他们发现施加外电场后，铁电薄膜的热导率明显降低；撤去外电场后，热导率又恢复如初。其中，电场强度增加至400千伏每厘米时，热导率的降低幅度达到了11%。

2.超导的含义与特性

超导，即低温下失去电阻的特性，能够近似实现电流的无损耗传输。具有超导特性的材料被称为超导体。电阻消失时的温度称为该超导的临界温度，即在无外磁场的环境中，临界温度以下，材料处于超导态，临界温度以上，材料处于正常态。超导体可以分为四类：超导元素，超导合金，超导化合物和超导陶瓷。其中，前三类超导体的临界温度极低，一般在20K以下；而超导陶瓷则是“高温”超导，临界温度可以处在液氮温区。

超导的热学特性与正常态不同，不仅具有较差的导热性，也不存在帕尔帖效应。即向温度均匀的超导体中通以电流，不会有热流产生，这说明超导传输电流的电子中只有极少数的电子能够传输熵。