نانوسردساز براي ريزتراشه‌ها

واضح آرشیو وب فارسی:ايسنا: نانوسردساز براي ريزتراشه‌ها
خبرگزاري دانشجويان ايران - تهران
سرويس: فناوري استراتژيك

محققان گروه فيزيك UAB و مؤسسه علم مواد بارسلون، در طرحي مشترك، ماده جديدي را بر اساس ابرشبكه‌ها(supernets) ساخته‌اند كه داراي خصوصيات ترموالكتريكي ارتقايافته‌اي بوده و راه را براي ساخت نانوسردسازها براي ابزارهاي نيمه‌رساناي معمولي هموار مي‌كند.

به گزارش سرويس فن‌آوري خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، اين ماده از دو لايه تكرارشونده تشكيل شده‌است: يك لايه از سيليكون ساخته شده و لايه ديگر از نانوبلورهاي(نقاط كوانتومي) ژرمانيومي تشكيل يافته‌است.

در چند سال گذشته، طراحي و ساخت مدارهاي نانومقياس براي ابزارهاي مجتمع، يكي از بحث‌هاي داغ در علم و فن‌آوري مواد مدرن بوده‌است.

كاهش قابل ‌توجه در ابعاد اين ابزارها، اغلب با كشف‌هايي در ارتباط با نحوه رفتار آنها در اندازه‌هاي بسيار كوچك همراه بوده‌ است.

دانشمندان همزمان با شناخت فيزيك اين مواد در نانومقياس، امكان طراحي مواد جديد را با خصوصيات نوظهور بررسي كرده‌اند.

يكي از خصوصياتي كه لزوماً بايد در طراحي تراشه‌ها مورد توجه قرار گيرد، رسانايي حرارتي اجزاي موجود در تراشه است. اين ويژگي، براي كنترل گرم ‌شدن مدارهاي كوچك‌مقياس -كه هم‌اكنون يكي از محدوديت‌هاي فيزيكي در برابر ارتقاي توان محاسباتي است - داراي اهميت ويژه‌اي است. ادغام حرارت و الكتريسيته با ايجاد اثرات ترموالكتريكي‌ به مدارها اجازه مي‌دهد تا سرد شوند و به اين شكل، توان محاسباتي را ارتقا مي‌دهد.

تاكنون هيچ ماده‌اي خصوصياتي كه به بروز مؤثر رفتار ترموالكتريكي بينجامد نداشته ‌است. اين امر توجه همگان را براي ارتقاي خصوصيات ترموالكتريكي، به‌سمت مواد نانومقياس معطوف كرده‌است؛ زيرا اين مواد مي‌توانند رسانايي حرارتي بسيار كوچك‌تري داشته و در عين حال، از رسانايي الكتريكي بالايي برخوردار باشند. اين دو ويژگي، براي دستيابي به يك رفتار موثر ترموالكتريكي، مورد نياز است.

در قياس با ساير پيشرفت‌هايي كه پيش از اين در اين زمينه انجام شده‌اند؛ اين تحقيق، نقاط كوانتومي را در يك مد ناهم‌بسته، در لايه‌هاي تكرارشونده مذكور قرار مي‌دهد؛ به عبارت ديگر، نقاط موجود در يك لايه، به‌صورت عمودي با نقاط لايه پايين‌تر هم‌راستا نيستند.

اين زيرلايه، اطلاعات نقاط كوانتومي موجود در سطوح پايين‌تر را مخفي مي‌كند. مهم‌ترين پيامدِ ناهمبستگي در بين لايه‌هاي تكرارشونده، كاهش رسانايي حرارتي است، زيرا به اين شكل، انتقال حرارت به‌صورت عمودي از لايه‌هاي چندگانه، مشكل‌تر مي‌شود.

محققان نشان دادند كه ميزان اين كاهش در قياس با زماني كه از ساختارهاي داراي همبستگي عمودي نقاط، استفاده شود بيش از دوبرابر است. به گزارش ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، به همين دليل، اين مواد جديد داراي خصوصيات ترموالكتريكي ارتقايافته‌اي بوده و با توجه به سازگار بودنشان با فن‌آوري سيليكون، راه را براي سردسازي ابزارهاي نيمه‌رساناي معمولي هموار مي‌كنند، همچنين از ساختارهاي ژرمانيوم‌دار نيز مي‌توان در كاربردهاي دمابالا؛ همانند بازيابي حرارت توليدشده در فرايندهاي احتراق و تبديل آن به انرژي الكتريكي، استفاده كرد.

جنبه ثانويه و مهم اين تحقيق، مطالعه نظري خصوصيات حرارتي اين ماده جديد، به ‌وسيله يك مدل ساده بر پايه تصحيحات معادله حرارتِ فوريه است كه مي‌تواند رفتار اين ماده را پيش‌بيني كند. از اين رو، به ‌كمك نتايج به ‌دست‌آمده از مطالعات پيشين، محققان توانستند تا شالوده نظري رفتار حرارتي اين ماده نانوساختار را تبيين كنند.

انتهاي پيام
شنبه 16 آذر 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: ايسنا]

[مشاهده در: www.isna.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 146]