Penyebar haba graphene lebih baik daripada tiub nano karbon dan berlian untuk peranti elektronik dan fotonik kata penyelidik Makmal Peranti Nano
Penyebar haba graphene lebih baik daripada tiub nano karbon dan berlian untuk peranti elektronik dan fotonik kata penyelidik Makmal Peranti Nano
Jenis Artikel: Berita industri Daripada: Microelectronics International, Jilid 27, Isu 3
Penyelidik di Makmal Peranti Nano University of California-Riverside telah mendapati bahawa kekonduksian terma graphene adalah lebih besar daripada tiub nano berlian dan karbon, dan dengan itu merupakan bahan yang sangat baik untuk pengurusan haba. Penggunaan graphene sebagai komponen pengurusan haba menjadikan penyingkiran haba lebih cekap, dan dengan itu peranti dan litar boleh menggunakan lebih kuasa dan dengan jangka hayat yang lebih lama.
Profesor Kejuruteraan Elektrik UC-Riverside Alexander A. Balandin, Dr Dmitri Kotchetkov, dan Suchismita Ghosh telah membangunkan peranti dan kaedah penyingkiran haba yang berkaitan daripada peranti optoelektronik dan fotonik elektronik melalui penggabungan saluran pengalir haba yang sangat tinggi atau lapisan terbenam yang diperbuat daripada satu- lapisan graphene, dwi-lapisan graphene, atau beberapa lapisan graphene. Lapisan graphene penyebaran haba dan kaedah pembuatan diperincikan dalam No. Paten AS 20100085713.
Terdapat trend dalam industri untuk mengurangkan saiz peranti semikonduktor dan litar bersepadu (IC). Pada masa yang sama, peranti dan litar direka untuk melaksanakan lebih banyak fungsi. Untuk memenuhi permintaan untuk mengecilkan saiz dan meningkatkan kefungsian, adalah perlu untuk memasukkan lebih banyak litar dalam kawasan unit tertentu. Akibatnya, peningkatan fungsi dan ketumpatan dalam pembungkusan, peranti dan litar menggunakan lebih kuasa. Kuasa ini biasanya dilesapkan sebagai haba yang dihasilkan oleh peranti. Peningkatan penjanaan haba, ditambah pula dengan keperluan untuk mengecilkan saiz, membawa kepada peningkatan jumlah haba yang dijana setiap unit luas. Peningkatan dalam jumlah haba yang dijana dalam kawasan unit tertentu membawa kepada permintaan untuk meningkatkan kadar pemindahan haba daripada peranti dan litar ke sink haba atau persekitaran ambien untuk mengelakkannya daripada rosak akibat pendedahan kepada haba yang berlebihan.
Graphene boleh digunakan untuk pengurusan haba dan penyejukan fluks tinggi peranti dan litar elektronik, seperti transistor kesan medan, IC, PCB, IC tiga dimensi dan peranti optoelektronik, seperti diod pemancar cahaya, dan elektronik, optoelektronik yang berkaitan. , dan peranti dan litar fotonik.
Graphene, seperti yang ditemui oleh pencipta, dicirikan oleh kekonduksian terma yang sangat tinggi, yang membolehkan ia digunakan untuk penyingkiran haba. Penjelmaan menggunakan geometri rata graphene, yang membolehkan ia mudah dimasukkan ke dalam struktur peranti. Penjelmaan ini membolehkan pengurusan haba yang lebih baik bagi peranti dan litar elektronik dan optoelektronik serta mengurangkan penggunaan kuasa.
Graphene boleh digunakan sebagai bahan penyebar haba dan digabungkan ke dalam reka bentuk peranti dan cip dengan cara yang tidak boleh dilakukan dengan bahan lain. Penjelmaan penyebar haba graphene yang dicadangkan termasuk lapisan graphene dalam MOSFET, pakej IC, papan litar bercetak dan sebagai bahan pengisi dalam bahan antara muka terma.
Tiada aplikasi graphene yang diketahui sebagai bahan penyebar haba dalam peranti dan litar semikonduktor, pembungkusan litar bersepadu atau PCB. Kebanyakan peranti semikonduktor yang dihasilkan dan litar bersepadu tidak termasuk komponen pengurusan haba yang tertanam dalam substrat. Cara penyingkiran haba tradisional (penyejukan cecair mikro, tiupan udara, dan sink haba luaran) masih kekal tidak berkesan untuk penyingkiran titik panas di kawasan berhampiran arus sumber parit atau pendawaian sambung baharu.
Rantau itu menyerap sebahagian besar haba yang dijana dan kekal sebagai sebahagian daripada peranti atau litar yang kemungkinan besar akan rosak akibat haba yang berlebihan. Menanamkan lapisan bahan dengan kekonduksian terma yang tinggi dalam substrat memberikan peningkatan dalam fluks haba yang boleh diterima. Selain itu, haba merambat secara sisi dalam satah graphene, yang mengakibatkan peningkatan dalam kawasan pelesapan haba, pengurangan fluks haba, dan penyerapan haba yang lebih seragam oleh substrat.
Graphene mempunyai lebih daripada dua kali ganda kekonduksian terma berlian, membolehkan peningkatan dalam kadar penyingkiran haba. Keperluan pemprosesan suhu graphene adalah lebih rendah daripada berlian. Menggunakan graphene sebagai bahan penyebar haba dalam peranti semikonduktor, pembungkusan cip dan PCB memungkinkan peningkatan kuasa yang boleh diterima.
Penyebar haba graphene lebih tinggi daripada tiub nano karbon dan berlian untuk peranti elektronik dan fotonik kata penyelidik Makmal Peranti Nano | Emerald Insight
