روشی برای دفع گرما از قطعات الکترونیکی

محققان آزمایشگاه پیر آیگرین در فرانسه با استفاده از گرافن موفق به ساخت ابزاری برای خنک‌سازی قطعات الکترونیکی شدند. آنها برای این کار گرافن را روی نیترید بور نشست دادند. کارایی این سامانه به‌گونه‌ای است که می‌توان محدودیت ذاتی سرمایش ادوات الکترونیکی را پشت سر گذاشت.

پژوهشگران در این پروژه ترانزیستور مبتنی بر گرافن را روی زیرلایه نیترید بور ایجاد کردند و نشان دادند که این سامانه با ساز و کار 10 برابر بهتر از روش‌های رایج می‌تواند قطعات الکترونیکی را خنک کند. در این ابزار از یک مکانیسم جدید استفاده شده که در آن طبیعت دو بعدی گرافن و نیترید بور برای ایجاد یک پل گرمایی با زیرلایه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این گروه برای ساخت این ابزار، از بلور نیترید بور استفاده کردند که ضخامتی در حد چند ده نانومتر داشت. این لایه روی سطح طلا قرار داده می‌شود. سپس لایه حاوی ترانزیستور مبتنی بر گرافن روی آن قرار می‌گیرد. مقدار گرمای بلور نیترید بور با استفاده از طیف‌سنجی رامان قابل اندازه‌گیری است.

در این ابزار ساز و کار خنک کردن با استفاده از آنیزوتروپی دی‌الکتریکی لایه نیترید بور توضیح داده شد. آنیزوتروپی موجب می‌شود که عایق وارد مود نوری حرارتی موسوم به پلاریتون هایپربوریک شود که در آن گرما می‌تواند در درون ماده و در محل‌هایی که در عایق‌های دیگر منطقه ممنوعه محسوب می‌شود، به حرکت در آید. از این رو میزان دفع گرما با استفاده از این سیستم بسیار کاراتر از دیگر روش‌ها است. این مود موجب باز شدن یک پل گرمایی واقعی میان گرافن و الکترود پشت آن شود که این پل در نهایت موجب خارج شدن گرما با کارایی 10 برابر بیشتر می‌شود.

این گروه نشان دادند زمانی که ترانزیستور وارد منطقه Zener-Klein می‌شود، می‌تواند به کارایی ده برابر برسد. این ابزار به‌گونه‌ای از مود پلاریتون هایپربوریک استفاده می‌کند که گرما بدون آسیب‌زدن به شبکه گرافن به زیرلایه منتقل شود.

فناوری‌های همگرا به عنوان یکی از اولویت های معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری مطرح است در همین راستا نیز از ابتدای سال ۹۴ برنامه ترویج و آموزش فناوری‌های همگرا در سایت فناوری‌های همگرا به نشانی nbic.isti.ir آغاز شده است. همچنین ارتقای نقش‌آفرینی حوزه‌های مختلف فناوری برای دستیابی به محصولات نوظهور و با اثرات اقتصادی و اجتماعی بالا، یکی از اقداماتی است که مرکز راهبردی فناوری های همگرا در معاونت علمی در راستای آن فعالیت می کند.