Boorarsenide geleidt de warmte half zo goed als diamant

11 juli 2018, 08:35
Boorarsenide-kristal. Afbeelding: Ben Mills / wikimedia.org
 
Boorarsenide-kristal. Afbeelding: Ben Mills / wikimedia.org
 
Amerikaanse onderzoekers hebben met boorarsenide een materiaal ontwikkeld, dat als eerste van een klasse van nieuwe materialen met een sterke warmtegeleiding het afvoeren van de warmte van halfgeleiders zou kunnen verbeteren.

Tot nu toe zei men over dit in de natuur niet voorkomende materiaal: als boorarsenide werkelijk zou bestaan, zou het dankzij zijn kubische kristalstructuur een bijzonder grote warmtegeleidbaarheid hebben. En een team van onderzoekers van de University of Illinois in Urbana-Champaign en de University of Texas in Dallas is er nu in geslaagd het te fabriceren.

De boorarsenidekristallen zijn gesynthetiseerd door middel van chemisch opdampen. Elementair Borium en arseen worden daarbij in gasvorm bij elkaar gebracht. Als dit mengsel afkoelt, condenseert het in de vorm van kleine kristallen. Door trial-and-error-synthese zijn de voorwaarden gevonden, waaronder kristallen van voldoende kwaliteit ontstaan. Het resultaat is een materiaal met een warmtegeleidbaarheid van 1.000w/m*K bij kamertemperatuur, ruim tweemaal zoveel als siliciumcarbide of zilver en altijd nog bijna half zo goed als diamant.

De onderzoekers doen research naar de toepasbaarheid van dit materiaal in heatspreaders: vlakjes of banden van sterk warmtegeleidend materiaal, die worden gebruikt tussen een piepklein heet object, zoals bijvoorbeeld een LED-die, een vermogenshalfgeleider of een computerchip, en een koellichaam van koper of aluminium. Zonder heatspreader zou het kleine contactoppervlak tussen de bron en het koellichaam het afvoeren van de warmte beperken.

Hoewel soms zelfs diamant voor de warmteafvoer wordt gebruik in ambitieuze toepassingen, maken de kosten van natuurlijk diamant en structuurdefecten in kunstmatig diamant een brede toepassing in de elektronica te omslachtig en te kostbaar. Dit probleem is met boorarsenide misschien goedkoop op te lossen.
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items