Virginia Üniversitesi’ndeki (UVA) araştırmacılar, yeni nesil çiplerde kullanılan metallerin termal iletkenliğini anlamada bir atılım gerçekleştirdi. Nature Communications dergisinde yayınlanan çalışmaları, ince metal filmlerdeki ısı akışını düzenleyen temel bir prensibi doğrulayarak daha hızlı, daha küçük ve daha verimli cihazların kapısını açıyor.
“Cihazlar küçülmeye devam ettikçe ısı yönetiminin önemi daha da artıyor. Bulgularımız, ısının bakır gibi ultra ince metallerden geçme şeklini iyileştirerek ısı transferi sorunlarını azaltmak için bir yol haritası sağlıyor” dedi. Rafikul İslam.
Bakır, mükemmel iletken özelliklerinden dolayı mikroçiplerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak cihazlar nanometre boyutlarına küçüldükçe, en iyi malzemeler bile artan ısı nedeniyle performans düşüşü yaşıyor. Bu sorunu çözmek için UVA ekibi, geleneksel olarak farklı saçılma süreçlerinin elektron akışını nasıl etkilediğini tahmin etmeye yardımcı olan Matthiessen kuralına odaklandı. Kararlı durum termal yansıması (SSTR) olarak bilinen yeni bir teknik kullanan araştırmacılar, Matthiessen kuralının bakır filmler için nano ölçekte bile geçerli olduğunu doğruladılar.
“Bunu bir yol haritası olarak düşünün. Bu kuralın onaylanmasıyla çip tasarımcıları artık küçük bakır filmlerde ısının nasıl davranacağını tahmin etmek ve kontrol etmek için güvenilir bir rehberliğe sahipler” dedi Isam’ın ortak yazarı ve Whitney Stone mühendislik profesörü Patrick E. Hopkins.
Sonuçlar, modern elektroniğin temeli olan yeni nesil yarı iletken teknolojilerinin geliştirilmesinde önemli uygulamalar vaat ediyor. CMOS veya tamamlayıcı metal oksit yarı iletken, bilgisayarlardan telefonlara, otomotivden tıbbi cihazlara kadar her şeyi kontrol eden entegre devreler oluşturmaya yönelik standart teknolojidir.
UVA araştırmacıları, Matthiessen’in kuralını nano ölçekte doğrulayarak, yalnızca daha verimli cihazlara olanak sağlamakla kalmayıp aynı zamanda sektörde etkili bir şekilde enerji tasarrufu sağlama potansiyeline sahip malzemelerin önünü açtı. Her derece sıcaklık kontrolünün önemli olduğu bir alanda, bu fikirler elektronik endüstrisi için büyük önem taşıyor ve daha serin, daha hızlı ve daha dayanıklı cihazların geleceğini daha ulaşılabilir kılıyor.