作为热管理器件和声子逻辑电路，电控热流的热晶体管越来越受到关注。热晶体管由有源材料和开关材料组成。活性材料在相变时表现出非线性热传输特性，而开关材料反复控制活性材料的相。因此，开关可以调节活性材料的热导率 (κ)。尽管当前开发了几种热晶体管，但从可靠性或液体泄漏的角度来看，液体电解质的使用可能会限制其广泛地应用。

　　来自日本北海道大学的学者开发了一种固态热晶体管，它可以在不使用任何液体的情况下以电化学方式控制热流，其热导率 (κ) 的开关比约为 4。热晶体管是由上电极、钴酸锶 (SrCoOx)、固体电解质和下电极组成的多层薄膜。可以在280 ℃的空气中进行电化学氧化还原处理可重复调节 SrCoOx 层的晶体结构和 κ。完全氧化的钙钛矿结构 SrCoO3 层显示出高 κ≈3.8Wm−1K−1，而完全还原缺陷的钙钛矿结构 SrCoO2 层显示出低κ≈0.95 Wm−1K−1。目前的固态电化学热晶体管可能成为未来热管理技术的下一代器件。相关文章以“Solid-State Electrochemical Thermal Transistors”标题发表在Advanced Functional Materials。

　　图 1. 固态电化学热晶体管的设计。 （左）关闭状态。通过电化学还原处理在 SrCoOx层中产生氧缺陷。生成的 SrCoO2层（缺陷钙钛矿），其含有 1/3 的SrCoO3氧缺陷，缺陷会分散热流从而降低导热率。 （右）联通状态。电化学氧化处理使氧缺陷消失，从而提高导热系数。

　　总之，本研究展示了一种没有任何液体的固态电化学热晶体管，它可以利用 SrCoOx层热导率的变化来控制热流。导热系数 (κ) 的通断比约为 4。固态电化学热晶体管由上电极、SrCoOx、固体电解质和下电极组成。在 280℃的空气中进行电化学氧化还原处理可打开和关闭热晶体管，并反复调节 SrCoOx层的晶体结构和 κ。当热晶体管导通时，SrCoO3层的 κ ≈ 3.8 W m−1 K−1。相比之下，SrCoO2 层的 κ 在关闭时约为 0.95 W m−1 K−1。此外，本研究确认了热敏晶体管的循环特性（10 个循环）。（文：SSC）