Главная » 2010»Апрель»9 » Графен может использоваться для отвода тепла в наноэлектронике
Графен может использоваться для отвода тепла в наноэлектронике
23:28
Графен может использоваться для отвода тепла в наноэлектронике
Физики из США и Франции провели измерения коэффициента теплопроводности однослойного графена на подложке из диоксида кремния.
Графеновая электроника существует пока только в проектах, но материал уже сейчас можно использовать для отвода тепла от традиционных кремниевых элементов. Об этом свидетельствуют результаты недавних измерений коэффициента теплопроводности «подвешенного» графена, который при комнатной температуре достигал 3 000–5 000 Вт•м-1•К-1. Такое значение превосходит показатели алмаза — прекрасного проводника тепла.
На практике графен, разумеется, будет находиться не в свободном состоянии, а в контакте с другими материалами. Авторы решили выяснить, как изменится коэффициент теплопроводности графена, расположенного на подложке из SiO2 — одного из наиболее популярных в микроэлектронике диэлектриков. Расположив образцы, отщепленные от куска графита, на тонких полосках диоксида кремния, ученые измерили интересовавшую их величину, после чего графен удалили, а измерения провели заново. Разность двух полученных значений была использована для оценки теплопроводности (в единицах Вт•К-1) графена, а коэффициент теплопроводности (в единицах Вт•м-1•К-1) рассчитали с учетом физических размеров графеновых образцов.
Как выяснилось, в таких условиях коэффициент теплопроводности снижается приблизительно до 600 Вт•м-1•К-1. Впрочем, даже эта сравнительно скромная величина дает графену преимущество над медью (400 Вт•м-1•К-1), тонкими медными (250) и кремниевыми (всего 10) пленками.
Авторы также разработали теоретическую модель, которая объясняет результаты экспериментов. Одной из основных причин уменьшения коэффициента теплопроводности оказалась «утечка» фононов — квазичастиц, квантов колебательного движения — через область контакта графена с подложкой. «Мы предполагаем, что эффекты взаимодействия с подложкой будут ослабевать по мере продвижения к верхним слоям многослойного графена, — говорит участник исследования Ли Ши (Li Shi). — Следовательно, многослойный графен должен показывать более интересные результаты, чем однослойный материал, помещенный на ту же поверхность».
Полная версия отчета опубликована в журнале Science.
