انجمن سرامیک ایران- اخبار و تازه ها
امواج سطحی می‌توانند به دستگاه‌های نانو ساختار کمک کنند تا خنک‌ نگه داشته شوند

حذف تصاویر و رنگ‌ها  | تاریخ ارسال: 1399/8/11 | 
امواج سطحی می­توانند به دستگاه­های نانو ساختار کمک کنند تا خنک­ نگه داشته شوند
 
با توجه به پیشرفت مداوم در کوچک­سازی دستگاه­های میکروالکترونیک و فوتونیک سیلیکونی، خنک­کردن ساختار دستگاه به طور فزاینده­ای به چالش کشیده شده­است. انتقال گرما متعارف در مواد بالک تحت تأثیر فونون­های صوتی است که quasiparticles هستند که نمایانگر ارتعاشات شبکه­ای مواد هستند، مانند حالتی که فوتون­ها، امواج نور را نشان می­دهند. متأسفانه، این نوع خنک کردن در این ساختارهای کوچک به محدودیت رسیده­است.
با این حال، اثرات سطحی با نازک­شدن مواد موجود در دستگاه­های نانو غلبه می­کند؛ به این معنی که امواج سطحی ممکن است راه حل انتقال حرارتی مورد نیاز را فراهم کنند. امواج فونون­های قطبی سطحی هیبریدی (SPhPs) متشکل از امواج الکترومغناطیسی سطحی و فونون­های نوری هستند که در امتداد سطوح غشای دی الکتریک انتشار می­یابند، مقبولیت خاصی نشان داده­اند. تیمی تحت سرپرستی پژوهشگران انستیتوی علوم صنعتی دانشگاه توکیو، اکنون بهبود رسانایی حرارتی ارائه شده توسط این امواج را نشان داده و تأیید می­کند.
Yunhui Wu رهبر این تحقیق می­گوید: "ما SPhPs را روی غشاهای نیترید سیلیکونی با ضخامت های مختلف تولید کردیم و رسانایی حرارتی این غشاها را در دامنه دمایی وسیع اندازه­گیری کردیم. این به ما اجازه می­دهد تا سهم خاص  SPhPsرا در بهبود هدایت حرارتی مشاهده شده در غشاهای نازک­تر ایجاد کنیم."
این تیم مشاهده کرد که با افزایش دما از K ۳۰۰ به K ۸۰۰ (تقریباً  ˚C۲۷ به ˚C ۵۲۷)، رسانایی حرارتی غشاهای با ضخامت ۵۰ نانومتر یا کمتر، دو برابر می­شود. در مقابل، رسانایی غشایی به ضخامت ۲۰۰ نانومتر در همان دامنه دما کاهش می­یابد زیرا همچنان فونون­های صوتی در آن ضخامت غالب هستند.
Masahiro Nomura نویسنده­ی ارشد از موسسه علوم صنعتی توضیح می­دهد: "اندازه­گیری­ها نشان داد که عملکرد دی الکتریک نیترید سیلیکون در محدوده دمای تجربی تغییر زیادی نکرده­است، این بدان معنی است که بهبودهای حرارتی مشاهده شده را می­توان به عملکرد  SPhPsنسبت داد. طول انتشار SPhPs در امتداد فصل مشترک ممبران، با کاهش ضخامت ممبران، افزایش می­یابد که به SPhPs این امکان را می­دهد که در هنگام استفاده از این ممبران­های بسیار نازک، انرژی حرارتی بیشتری نسبت به فونون­های صوتی هدایت کنند."
کانال خنک­کردن جدید ارائه شده توسط SPhPs می­تواند کاهش هدایت حرارتی فونون ایجاد­شده در مواد ساختار نانو را جبران کند. بنابراین از SPhPs انتظار می­رود تا کاربردهایی در مدیریت حرارتی دستگاه­های میکروالکترونیک و فوتونیک مبتنی بر سیلیکون پیدا کنند.


گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع: https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۰/۱۰/۱۴/surface-waves-can-help-nanostructured-devices-keep-their-cool
 
نشانی مطلب در وبگاه انجمن سرامیک ایران:
http://icers.ir/find-1.165.468.fa.html
برگشت به اصل مطلب