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A demanda para diminuir o tamanho dos semicondutores, juntamente com o problema do calor gerado nos pontos quentes dos dispositivos não sendo efetivamente disperso, afetou negativamente a confiabilidade e a durabilidade dos dispositivos modernos. As tecnologias de gerenciamento térmico existentes não estão à altura da tarefa. Assim, a descoberta de uma nova maneira de dispersar o calor usando ondas superficiais geradas nos filmes finos de metal sobre o substrato é um avanço importante.
KAIST (presidente Kwang Hyung Lee) anunciou que a equipe de pesquisa do professor Bong Jae Lee no Departamento de Engenharia Mecânica conseguiu medir uma transferência de calor recém-observada induzida por ‘superfície plasmon polariton’ (SPP) em um filme de metal fino depositado em um substrato para a primeira vez no mundo. Plasmon polariton de superfície (SPP) refere-se a uma onda de superfície formada na superfície de um metal como resultado de forte interação entre o campo eletromagnético na interface entre o dielétrico e o metal e os elétrons livres na superfície do metal e partículas vibratórias coletivamente semelhantes .
A equipe de pesquisa utilizou polaritons de plasmon de superfície (SPP), que são ondas de superfície geradas na interface metal-dielétrico, para melhorar a difusão térmica em filmes finos de metal em nanoescala. Como esse novo modo de transferência de calor ocorre quando um filme fino de metal é depositado sobre um substrato, ele é altamente utilizável no processo de fabricação de dispositivos e tem a vantagem de poder ser fabricado em uma grande área. A equipe de pesquisa mostrou que a condutividade térmica aumentou cerca de 25% devido às ondas superficiais geradas sobre um filme de titânio (Ti) de 100 nm de espessura com um raio de cerca de 3 cm.
O professor Bong Jae Lee, da KAIST, que liderou a pesquisa, disse: “O significado desta pesquisa é que um novo modo de transferência de calor usando ondas de superfície sobre um filme fino de metal depositado em um substrato com baixa dificuldade de processamento foi identificado pela primeira vez no Ele pode ser aplicado como um dissipador de calor em nanoescala para dissipar o calor com eficiência perto dos pontos quentes para dispositivos semicondutores facilmente superaquecíveis.”
O resultado tem grandes implicações para o desenvolvimento de dispositivos semicondutores de alto desempenho no futuro, pois pode ser aplicado para dissipar rapidamente o calor em um filme fino em nanoescala. Em particular, espera-se que este novo modo de transferência de calor identificado pela equipe de pesquisa resolva o problema fundamental do gerenciamento térmico em dispositivos semicondutores, pois permite uma transferência de calor ainda mais eficaz em nanoescala de espessura, enquanto a condutividade térmica do filme fino geralmente diminui devido à efeito de dispersão de limite.
Este estudo foi publicado online em 26 de abril em ‘Cartas de revisão física‘ e foi selecionado como uma sugestão dos editores. A pesquisa foi realizada com o apoio do Programa de Apoio ao Laboratório de Pesquisa Básica da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia.
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