Теплопроводящие кристаллы помогут охлаждать компьютерные микросхемы
Москва, 09:55, 06 Июл 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Техасского университета в Далласе, вместе с коллегами из Иллинойского (Урбана-Шампейн) и Хьюстонского университетов, разработали потенциальное решение для эффективной системы отвода тепла из современной электроники.
Компьютеры и другие устройства становятся все меньше и быстрее, чтобы удовлетворить желания потребителей. В результате ограничивается количество тепла, которое можно отвести от внутренних компонентов в окружающую среду. Для решения этой проблемы специалисты Техасского университета и ряда других американских ВУЗов создали кристаллы из полупроводникового материала, арсенида бора, сообщает sciencedaily.com. Структура отличается высокой теплопроводностью.
Результаты исследования представлены в Science.
«В маленьких, высокомощных устройствах мы не можем использовать металл для рассеяния тепла, так как он создает риск короткого замыкания. Нельзя и установить вентиляторы – они требуют места. Что нам нужно, так это недорогой полупроводник, дополнительно рассеивающий много тепла», — сказал Бинг Лав (Bing Lv), доцент Техасского университета и ответственный автор работы.
О том, что арсенид бора может справиться с этой задачей почти так же хорошо, как алмаз (2 200 Вт/м*К), ученые предположили еще в 2013-м. В 2015-м Лав с коллегами из Хьюстонского университета успешно создали из материала кристалл. Но он имел низкую теплопроводность, около 200 Вт/м*К. Теперь ученым удалось довести показатель почти до 1000 Вт/ м*К. Кристалл оказался на втором месте по теплопроводности после алмаза среди объемных материалов.
«Для такого скачка нам пришлось поменять множество параметров, включая начальное сырье, температуру и давление в камере, даже способ установки труб и очистки оборудования», — сказал Лав.
Арсенид бора и другие кристалл рассеивают тепло за счет вибрации. Движение создает фононы. Они действуют как квазичастицы, перенося тепло. По словам Лава, уникальные свойства арсенида бора, включая разницу в массе атомов, повышают эффективность работы фононов. В соединении с бором мышьяк принимает стабильную, нетоксичную форму, что позволяет безопасно внедрять структуру в электронику.
На следующих этапах авторы планируют использовать новые процессы для улучшения роста и свойств кристаллов для массового производства.
