全固态磁制冷系统物理模型的研究进展

磁制冷是一种节能环保的制冷技术,具有广阔的应用前景.目前,基于主动磁回热循环的磁制冷系统被广泛研究并诞生了多个原型制冷机.然而,这些系统主要采用流体换热,导致系统存在工作频率低、回热损失大、子部件设计复杂等问题,使得制冷机成本升高和效率降低.针对上述问题和难点,引入固态传热增强机制和全固态磁制冷系统模型设计及优化已成为近年来研究的热点.本文综述了全固态磁制冷系统的两类物理模型的研究进展,即基于热二极管(电控热二极管和磁控热二极管)的全固态磁制冷模型和基于高热导率材料元件的全固态磁制冷模型.与传统主动磁回热制冷模型进行比较分析,表明全固态磁制冷具有更大的应用潜力.最后,对未来全固态磁制冷技术的研究进行了分析和展望.

锗基半导体器件的界面磁阻效应和体磁阻效应

本工作对Ag/p-Ge∶Ga/Ag器件的界面磁阻和体磁阻效应进行了研究,结果表明该器件的体磁阻效应远大于界面磁阻效应。对界面磁阻而言,界面局部等离子体的形成与淬灭受外加磁场的影响较小,致使界面磁阻很小;而对体磁阻而言,磁场导致载流子复合速率加快,使载流子浓度急剧下降,从而导致体磁阻数值较大。进一步研究发现,采用低载流子浓度Ge制备的器件可以获得更为优异的体磁阻效应。本工作也研究了不同磁场施加方向对体磁阻效应的影响,发现低温时体磁阻具有明显的各向异性。当温度低于200 K时,垂直方向的体磁阻明显大于平行方向的体磁阻,其中当温度为10 K时,垂直方向体磁阻最大值约为123%@1 T,远大于平行方向的体磁阻数值(仅约为41%@1 T)。机理分析认为,体磁阻效应的各向异性源于不同磁场构型下几何效应的差异,而低温下载流子迁移率的增加导致这种几何效应的影响更为明显。