半導体を利用したりAIを活用するほど、大量の熱が発生し捨てられる

半導体デバイスは、スマホやLED照明、家電に電車と、まさにどこにでも使われていて、いまや我々の生活に欠かせなくなっています。最近ではAIを活用している人も多いでしょう。

でもスマホもLEDも使っていると結構熱くなりますよね。しかも皆さんがAIを活用するほど、世界で動いているデータセンターは発電所並みのエネルギーの熱を発しています。発生した熱はただ環境に捨てられるばかりか、機器を冷却するのに新たに大量のエネルギーを消費しています。環境問題が深刻なのに、こんなのもったいないですよね。

半導体デバイスと熱電デバイスを1つのモジュールに

そこで私は捨てられてしまう排熱を何とか有効利用したいと考えて、熱を電気に変換する熱電変換に着目しています。半導体デバイスからの排熱を熱電変換し、2次電池に蓄電して再利用するシステムを提案しています。

ここで重要なのは、半導体デバイスと熱電デバイスを1つのモジュールにまとめることと、そのために2つのデバイスを同じ材料系で作るということです。

白色LEDなどに用いられている窒化物半導体は、実は熱電材料としても有望です。というのも、通常は半導体は原子を規則的に配列した結晶でなければいけませんが、その配列が乱れた状態（特異構造と呼んでいます）をうまく利用することで熱電変換性能が向上することがわかっており、窒化物半導体は特異構造を作るのに有利だからです。今は、窒化物半導体熱電結晶を作る技術の開発、熱電特性の解明、熱電デバイスの作製に取り組んでいます。