ابداع روش جدید برای افزایش کارایی دستگاه های نیمه هادی

رئیس موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره جنوبی گفت: تیم تحقیقاتی دپارتمان مهندسی مکانیک برای اولین بار در جهان موفق به اندازه گیری انتقال گرمای ناشی از پلاریتون پلاسمون سطحی (SPP) در یک لایه فلزی نازک شده اند که بر روی یک بستر قرار گرفته است. 

به گزارش تکناک، تقاضا برای کوچک کردن اندازه نیمه هادی ها همراه با مشکل گرمای تولید شده در نقاط داغ دستگاه ها که به طور موثر پراکنده نمی شوند، بر قابلیت اطمینان و دوام دستگاه های مدرن تأثیر منفی گذاشته است.

فن‌آوری‌های مدیریت حرارتی نیمه هادی موجود به این وظیفه عمل نکرده‌اند. بنابراین، کشف روش جدیدی برای پراکندگی گرما با استفاده از امواج سطحی ایجاد شده بر روی لایه‌های فلزی نازک روی بستر، یک پیشرفت مهم است.

پلاریتون پلاسمون سطحی (SPP) به موج سطحی اطلاق می شود که در نتیجه برهمکنش قوی بین میدان الکترومغناطیسی در سطح مشترک بین دی‌الکتریک و فلز و الکترون‌های آزاد روی سطح فلز و ذرات ارتعاشی مشابه ایجاد می شود.

تیم تحقیقاتی از پلاریتون پلاسمون سطحی (SPP) که امواج سطحی تولید شده در سطح مشترک فلز-دی الکتریک هستند، برای بهبود انتشار حرارتی در لایه های فلزی نازک در مقیاس نانو استفاده کردند. از آنجایی که این حالت جدید انتقال حرارت زمانی اتفاق می‌افتد که یک لایه نازک از فلز روی یک بستر قرار می‌گیرد، در فرآیند ساخت دستگاه بسیار قابل استفاده است و این مزیت را دارد که می‌تواند در یک منطقه بزرگ ایجاد شود. تیم تحقیقاتی نشان داد که رسانایی حرارتی به دلیل امواج سطحی ایجاد شده روی یک لایه تیتانیوم (Ti) با ضخامت ۱۰۰ نانومتر با شعاع حدود ۳ سانتی‌متر حدود ۲۵ درصد افزایش یافته است.

پروفسور بونگ جائه لی از KAIST، که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، گفت: اهمیت این تحقیق در این است که برای اولین بار در جهان یک حالت انتقال حرارت جدید با استفاده از امواج سطحی برای یک لایه فلزی نازک که بر روی یک بستر با دشواری پردازش کم قرار گرفته است، شناسایی شده است.

می توان آن را به عنوان یک پخش کننده حرارت در مقیاس نانو برای دفع موثر گرما در نزدیکی نقاط داغ برای دستگاه های نیمه هادی استفاده کرد که به راحتی بیش از حد گرم می شوند.

این نتیجه پیامدهای زیادی برای توسعه دستگاه های نیمه هادی با کارایی بالا در آینده دارد، زیرا می توان از آن برای دفع سریع گرما در یک لایه نازک در مقیاس نانو استفاده کرد. به طور خاص، انتظار می رود این حالت انتقال حرارت جدید که توسط تیم تحقیقاتی شناسایی شده است، مشکل اساسی مدیریت حرارتی در دستگاه های نیمه هادی را حل کند، زیرا انتقال حرارت موثرتر را در ضخامت در مقیاس نانو ممکن می سازد در حالی که رسانایی حرارتی لایه نازک معمولاً به دلیل اثر پراکندگی مرزی کاهش می یابد.