Управление излучательной способностью тепловых излучателей с нулевым статическим энергопотреблением на основе фазопереходного материала GST

Управление излучательной способностью теплового излучателя вызывает растущий интерес в связи с разработкой нового поколения устройств теплового излучения. До настоящего времени во всех демонстрациях для поддержания заданной излучательной способности требовалось постоянное внешнее потребление электрической или тепловой энергии. В настоящей работе продемонстрировано управление излучательной способностью теплового излучателя, состоящего из пленки фазопереходного материала Ge2Sb2Te5 (GST), нанесенной поверх металлической пленки. Этот тепловой излучатель обеспечивает широкополосную спектральную излучательную способность, селективную по длине волны, в среднем инфракрасном диапазоне. Максимальная излучательная способность приближается к идеальному максимуму абсолютно черного тела, а при переключении GST между кристаллической и аморфной фазами достигается максимальный коэффициент экстинкции >10 дБ. Управляя промежуточными фазами, можно непрерывно настраивать излучательную способность. Этот переключаемый, настраиваемый, селективный по длине волны и термически стабильный тепловой излучатель открывает путь к предельному управлению тепловой излучательной способностью как в фундаментальной науке, так и в приложениях для сбора энергии и управления тепловыми потоками, включая термофотовольтаику, источники света, инфракрасную визуализацию и радиационные охладители. Использование фазопереходных материалов позволяет осуществлять настраиваемое управление излучательной способностью теплового излучателя. Это открытие, сделанное Кайкаем Ду и его коллегами из Чжэцзянского университета в Китае, может найти применение в термофотовольтаике, инфракрасной визуализации и радиационном охлаждении. Исследователи покрыли золотые подложки тонкими слоями фазопереходного материала Ge2Sb2Te5 (GST). Они обнаружили, что излучательная способность этих образцов изменялась в зависимости от толщины слоя GST и температуры образца. В частности, по мере увеличения толщины слоя GST с 360 до 540 нанометров длина волны пика излучательной способности смещалась примерно с 9 до 13 микрометров. Кроме того, постепенное изменение температуры слоя GST для переключения его между аморфным и кристаллическим состояниями обеспечивало непрерывное управление излучательной способностью.