مهندسی در مقیاس میکرو برای کاهش دما در قطعات الکترونیکی

محققان با ارائه یک معماری میکرومقیاس موفق شدند راهبردی برای مدیریت بهتر گرما در قطعات الکترونیکی ارائه کنند.

کد خبر: ۶۹۶۸۳۸

تاریخ: ۲۵ ارديبهشت ۱۴۰۳ - ۱۰:۳۵

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از تارنمای نانو ورک، این روزها هرچه ادوات الکترونیکی مصرفی کوچک تر می‌شود، قدرت پردازش آنها و نیاز به مدیریت گرما در میکرومدارهای آن افزایش می یابد و حتی به یک نگرانی تبدیل می‌شود.

برخی از ابزارهای علمی و دستگاه‌های نانومقیاس نیاز به بررسی دقیق چگونگی خارج شدن گرما دارند تا از آسیب به چنین دستگاه‌های جلوگیری شود.

برخی از خنک‌سازی‌ها زمانی رخ می‌دهد که گرما به صورت امواج الکترومغناطیسی خارج می‌شود، مانند نحوه رسیدن انرژی خورشید از طریق خلاء به زمین. با این حال، این میزان انتقال انرژی برای محافظت از عملکرد مدارهای الکترونیکی یکپارچه حساس و متراکم ممکن است کافی نباشد، برای نسل بعدی دستگاه‌هایی که باید توسعه یابد، رسیدگی به مسئله انتقال گرما، نیازمند رویکردهای جدید است.

محققان موسسه علوم صنعتی در دانشگاه توکیو در ژاپن در مقاله‌ای با عنوان Enhanced Far-field Thermal Radiation through a Polaritonic Waveguide که در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است ، نشان دادند که چگونه می‌توان میزان انتقال حرارت تابشی را بین دو صفحه سیلیکونی میکرومقیاس دو برابر کرد. این کار با استفاده از ایجاد یک شکاف بین دو صفحه صورت می‌گیرد.

عامل اصلی در موفقیت این پروژه، یک پوشش از جنس دی‌اکسیدسیلیکون است که بین ارتعاشات حرارتی دو صفحه (به نام فنون ها) و فوتون‌ها پلی ایجاد می‌کند.

سائکو تاچیکاوا از محققان این پروژه گفت: ما توانستیم از نظر تئوری و عملی نشان دهیم که چگونه امواج الکترومغناطیسی در سطح لایه‌های اکسید برانگیخته می‌شود که این باعث افزایش سرعت انتقال حرارت می‌شود.

وی افزود: اندازه کوچک لایه‌ها در مقایسه با طول موج انرژی الکترومغناطیسی و اتصال آن به صفحه سیلیکون به دستگاه اجازه می‌دهد تا از حد طبیعی انتقال حرارت فراتر رفته و در نتیجه سریع‌تر خنک شود.

این محقق تاکید کرد: از آنجا که قطعات میکروالکترونیک فعلی مبتنی بر سیلیکون هستند، یافته‌های این تحقیق می‌تواند به راحتی در نسل‌های آینده دستگاه‌های نیمه‌هادی استفاده شود.

ماساهیرو نومورا از دیگر محققان این پروژه هم گفت: کار ما در تازه‌ای در مورد راهبردهای احتمالی مدیریت اتلاف گرما در صنعت نیمه‌هادی باز می‌کند. این تحقیق همچنین به ایجاد درک اساسی بهتر از نحوه انتقال گرما در سطح نانو کمک می‌کند.