2023-07-03 22:59:25
Une percée significative dans la technologie de gestion thermique a été réalisée par une équipe de recherche du département de génie mécanique du KAIST, qui pourrait potentiellement améliorer la fiabilité et la longévité des dispositifs à semi-conducteurs modernes.
Les ingénieurs ont fait une percée significative dans la gestion thermique des
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>semi-conducteurs[{“attribute=””>semiconductors en découvrant un nouveau mode de transfert de chaleur utilisant les polaritons de plasmon de surface (SPP). Cette nouvelle méthode améliore la dispersion de la chaleur de 25 % et pourrait être essentielle pour résoudre les problèmes de surchauffe dans les dispositifs à semi-conducteurs miniaturisés
La demande de réduction de la taille des semi-conducteurs associée au problème de la chaleur générée aux points chauds des dispositifs qui n’est pas efficacement dispersée a affecté négativement la fiabilité et la durabilité des dispositifs modernes. Les technologies de gestion thermique existantes n’ont pas été à la hauteur de la tâche. Ainsi, la découverte d’une nouvelle façon de disperser la chaleur en utilisant des ondes de surface générées sur les films métalliques minces sur le substrat est une percée importante.
Schéma de principe du principe de mesure de la conductivité thermique des films minces de Titane (TI) et de la conductivité thermique du polariton des plasmons de surface mesurée sur le film Ti. Crédit : Centre KAIST pour la physique thermique extrême et la fabrication
Le polariton de plasmon de surface (SPP) fait référence à une onde de surface formée à la surface d’un métal à la suite d’une forte interaction entre le champ électromagnétique à l’interface entre le diélectrique et le métal et les électrons libres à la surface du métal et des particules similaires vibrant collectivement. .
L’équipe de recherche a utilisé des polaritons de plasmon de surface (SPP), qui sont des ondes de surface générées à l’interface métal-diélectrique, pour améliorer la diffusion thermique dans
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>àl’échellenanométrique[{“attribute=””>nanoscale films métalliques minces. Comme ce nouveau mode de transfert de chaleur se produit lorsqu’un film mince de métal est déposé sur un substrat, il est très utilisable dans le processus de fabrication du dispositif et présente l’avantage de pouvoir être fabriqué sur une grande surface. L’équipe de recherche a montré que la conductivité thermique augmentait d’environ 25 % en raison des ondes de surface générées sur un film de titane (Ti) de 100 nm d’épaisseur avec un rayon d’environ 3 cm.
Le professeur KAIST Bong Jae Lee, qui a dirigé la recherche, a déclaré: «L’importance de cette recherche est qu’un nouveau mode de transfert de chaleur utilisant des ondes de surface sur un film métallique mince déposé sur un substrat avec une faible difficulté de traitement a été identifié pour la première fois dans le monde. Il peut être appliqué comme dissipateur de chaleur à l’échelle nanométrique pour dissiper efficacement la chaleur près des points chauds pour des dispositifs à semi-conducteurs facilement surchauffables.
Le résultat a de grandes implications pour le développement futur de dispositifs semi-conducteurs hautes performances en ce sens qu’il peut être appliqué pour dissiper rapidement la chaleur sur un film mince à l’échelle nanométrique. En particulier, ce nouveau mode de transfert de chaleur identifié par l’équipe de recherche devrait résoudre le problème fondamental de la gestion thermique dans les dispositifs semi-conducteurs car il permet un transfert de chaleur encore plus efficace à l’échelle nanométrique alors que la conductivité thermique du film mince diminue généralement en raison de la effet de diffusion aux limites.
Cette étude a été publiée en ligne le 26 avril dans
Référence : “Boosting Thermal Conductivity by Surface Plasmon Polaritons Propagating along a Thin Ti Film” par Dong-min Kim, Sinwoo Choi, Jungwan Cho, Mikyung Lim et Bong Jae Lee, 26 avril 2023, Lettres d’examen physique.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.130.176302
La recherche a été menée avec le soutien du Programme de soutien aux laboratoires de recherche fondamentale de la Fondation nationale de la recherche de Corée.
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