У процесорів є суттєва проблема з охолодженням, оскільки створене внутрішніми транзисторами тепло має пройти бутерброд із шарів матеріалів, що погано проводять тепло. Внаслідок цього внутрішнім шарам процесора буває дуже гаряче, навіть якщо загальна температура чипа не перевищує нормальні значення. Учені вже давно шукають способи покращити внутрішнє охолодження мікросхем і нещодавно запропонували рішення у вигляді поверхневих хвиль.
Дослідницькій групі професора Бон Дже Лі на факультеті машинобудування з Корейського передового інституту науки і технологій (KAIST) вдалося виміряти перенесення тепла, спричинене «поверхневим плазмонним поляритоном» (SPP) у тонкій металевій плівці, нанесеній на підкладку.
Поверхневий плазмонний поляритон відноситься до поверхневої хвилі, що утворюється на поверхні металу в результаті сильної взаємодії між електромагнітним полем на межі розділу між діелектриком і металом і вільними електронами на поверхні металу та подібними колективно вібруючими частинками.
Дослідницька група використала поверхневі плазмон-поляритони, які являють собою поверхневі хвилі, що генеруються на межі розділу метал-діелектрик, для покращення термічної дифузії в нанорозмірних тонких металевих плівках.
Оскільки цей новий режим теплопередачі відбувається, коли на підкладку наноситься тонка плівка металу, він дуже зручний у процесі виробництва чипів і має перевагу в тому, що його можна виготовляти на великій площі.
Дослідницька група показала, що теплопровідність зросла приблизно на 25% через поверхневі хвилі, які генеруються на титановій (Ti) плівці товщиною 100 нм і радіусом близько 3 см.
Професор KAIST Бонг Дже Лі, який очолював дослідження, сказав: «Значення цього дослідження полягає в тому, що новий режим теплопередачі за допомогою поверхневих хвиль можна застосовувати як нанорозмірний розподільник тепла для ефективного розсіювання тепла поблизу гарячих точок для напівпровідникових пристроїв, які легко перегріваються».
Результат має велике значення для розробки високопродуктивних процесорів, оскільки його можна застосовувати для швидкого розсіювання тепла на нанорозмірній тонкій плівці. Очікується, що цей новий метод теплопередачі вирішить фундаментальну проблему управління температурою в напівпровідникових пристроях, оскільки він забезпечує ще більш ефективну теплопередачу при нанорозмірній товщині.
