半导体中的热导改进:利用表面等离子体极化子进行热传导

煤油灯科技2023-07-10 10:49

工程师们通过发现一种使用表面等离子体极化子(SPP)的新型热传导模式,在半导体热管理领域取得了重大突破。这一创新方法能够将热量扩散效率提高25%,在解决微型化半导体设备过热问题中具有至关重要的作用。

缩小半导体的尺寸需求以及设备热点产生的热量未能有效散开的问题,对现代设备的可靠性和耐久性产生了负面影响。现有的热管理技术尚未胜任此任务。因此,通过利用薄金属膜在基板上产生的表面波来散热的新方法的发现,是一项重要的突破。

韩国科学技术院(院长李光亨)宣布,机械工程系李奉在教授领导下的研究团队成功测量了全球首次观测到的由“表面等离子体极化子”(SPP)在薄金属膜上的传热引起的传感现象。

表面等离子激元(Surface plasmon polariton, SPP)指的是在金属表面上形成的一种表面波,其形成是由于介质与金属界面处的电磁场与金属表面的自由电子以及类似共同振动的粒子之间的强烈相互作用所致。

研究团队利用表面等离子体极化子(SPP),这是在金属-介质界面产生的表面波,来改善纳米薄金属膜中的热扩散。由于这种新的热传导模式发生在金属薄膜沉积在基底上的时候,所以在设备制造过程中可以得到广泛应用,并且具有能够在大面积制造的优势。研究团队证明了热导率在半径约为3厘米、厚度为100纳米的钛(Ti)薄膜上产生的表面波的作用下提高了约25%。

KAIST教授李邦在领导研究时表示:“这项研究的重要性在于首次在世界范围内确定了一种利用表面波在底物上沉积的薄金属膜进行热传递的新模式。它能够作为纳米级散热器应用于容易过热的半导体设备附近的热点,以有效地散发热量。”

未来,该研究结果对于高性能半导体器件的发展具有重要意义,因为它可以应用于在纳米级薄膜上快速传导热量。特别地,研究团队确认的这种新的热传输模式预计能够解决半导体器件中热管理的基本问题,因为它在纳米级薄膜上实现了更加有效的热传输,而通常薄膜的热导率却因界面散射效应而降低。

 

---煤油灯科技victorlamp.com编译整理---

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