Nano-sandwiching verbetert de warmteoverdracht in de nano-elektronica

19 september 2018, 09:40
Experimentele transistor met siliciumoxide als basis, koolstof als 2D-laag en aluminiumoxide als afdekmateriaal. Afbeelding: Zahra Hemmat / uic.edu
Experimentele transistor met siliciumoxide als basis, koolstof als 2D-laag en aluminiumoxide als afdekmateriaal. Afbeelding: Zahra Hemmat / uic.edu
Sandwiches die bestaan uit tweedimensionale materialen voor de nano-elektronica gemaakt van silicium, koolstof en aluminiumoxide verminderen de kans dat onderdelen defect raken door oververhitting aanzienlijk.

Veel moderne elektronische componenten bevatten 2D-materialen zoals grafeen (een laag die bestaat uit één atoomlaag van koolstofatomen). Zulke lagen zijn duidelijk dunner dan gewone 3D-materialen. Nano-elektronische onderdelen uit 2D-materialen zijn erg gevoelig voor oververhitting. Dat ligt aan de slechte warmtegeleiding tussen het 2D-materiaal en het siliciumsubstraat. De verbinding tussen de 2D-materialen en het siliciumsubstraat zijn helaas niet erg sterk. Als het 2D-materiaal dan warm wordt, ontstaan er gemakkelijk zogenaamde „hot spots“, die tot oververhitting en beschadiging kunnen leiden.

Om de verbinding tussen het 2D-materiaal en de siliciumbasis en daarmee de warmtegeleidbaarheid te verbeteren, hebben ingenieurs van de University of Illinois geëxperimenteerd met een extra, ultradunne laag van materiaal op de 2D-laag en zo een "nano-sandwich" gemaakt. Door het opbrengen van een extra laag op het 2D-materiaal kon de thermische energieoverdracht tussen 2D-materiaal en het siliciumsubstraat worden verdubbeld. Er is een experimentele transistor opgebouwd met siliciumoxide als basis, koolstof als 2D-materiaal en aluminiumoxide voor de afdekking. Bij kamertemperatuur bleek dat de warmtegeleiding tussen het koolstof en het siliciumsubstraat dankzij de laag van aluminiumoxide tweemaal zo groot was dan zonder.
 
De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het Journal of Advanced Materials door onderzoekers van de University of Illinois aan het Chicago College of Engineering.
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items