Avanço no Gerenciamento Térmico de Semicondutores usando Polaritons de Plasma de Superfície

Os engenheiros alcançaram um avanço significativo no gerenciamento térmico de semicondutores ao descobrirem um novo modo de transferência de calor usando polaritons de plasmon de superfície (SPP). Esse método inovador melhora a dispersão de calor em 25% e tem o potencial de resolver problemas de superaquecimento em dispositivos semicondutores miniaturizados.

Demanda Atual por Semicondutores

A demanda por semicondutores menores, aliada à dissipação ineficaz do calor dos pontos quentes dentro dos dispositivos, afetou negativamente a confiabilidade e a durabilidade dos dispositivos modernos. As tecnologias de gerenciamento térmico existentes ainda não se mostraram suficientes. Portanto, a descoberta de uma nova abordagem para a dissipação de calor usando ondas de superfície geradas em filmes finos de metal sobre o substrato representa um avanço crucial.

O KAIST (presidente Kwang Hyung Lee) anunciou que a equipe de pesquisa do professor Bong Jae Lee, do Departamento de Engenharia Mecânica, mediu com sucesso um fenômeno de transferência de calor recém-observado, induzido pelo “polariton plasmônico de superfície” (SPP) em um filme metálico fino depositado sobre um substrato. Essa conquista é a primeira do gênero em todo o mundo.

O que é o Polariton de Plasmon de Superfície (SPP)?

O polariton de plasmon de superfície (SPP) refere-se a uma onda de superfície formada na superfície do metal devido à forte interação entre o campo eletromagnético na interface entre o dielétrico e o metal e os elétrons livres na superfície do metal, resultando em vibrações coletivas.

A equipe de pesquisa aproveitou os polaritons de plasmon de superfície (SPP), ondas de superfície geradas na interface metal-dielétrico, para aprimorar 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 em um substrato, ele é altamente aplicável na fabricação de dispositivos e oferece a vantagem da produção em grandes áreas. A equipe demonstrou um aumento de 25% na condutividade térmica por meio de ondas de superfície geradas em um filme de titânio (Ti) de 100 nm de espessura com um raio de aproximadamente 3 cm.

Explicação do professor Bong Jae Lee sobre os Resultados

O professor Bong Jae Lee, líder da pesquisa na KAIST, declarou: “A importância dessa pesquisa está na identificação de um novo modo de transferência de calor que utiliza ondas de superfície em um filme metálico fino depositado em um substrato, que pode ser facilmente implementado em nanoescala. Ele pode ser um dissipador de calor em nanoescala, dissipando com eficiência o calor próximo a pontos quentes em dispositivos semicondutores que superaquecem facilmente.”

Como permite a rápida dissipação de calor em folhas finas em nanoescala, essa pesquisa tem implicações significativas para o desenvolvimento de dispositivos semicondutores de alto desempenho no futuro.Em especial, ao possibilitar uma transferência de calor mais eficiente mesmo em espessuras nanométricas, onde a condutividade térmica de filmes finos geralmente diminui devido aos efeitos de dispersão de limites, espera-se que o modo de transferência de calor recém-descoberto pela equipe de pesquisa aborde a questão fundamental do gerenciamento térmico em dispositivos semicondutores.

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