Принципиальная схема измерения теплопроводности тонких пленок титана (TI) и теплопроводности поверхностного плазмон-поляритона, измеренного на пленке Ti.
Предоставлено: Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST).

Потребность в уменьшении размеров полупроводников в сочетании с проблемой неэффективного рассеивания тепла, выделяемого в горячих точках устройств, отрицательно сказалась на надежности и долговечности современных устройств. Существующие технологии управления температурным режимом не справились с этой задачей. Таким образом, открытие нового способа рассеивания тепла с помощью поверхностных волн, генерируемых тонкими металлическими пленками на подложке, является важным прорывом.

KAIST объявил, что исследовательской группе профессора Бонг Джэ Ли на факультете машиностроения удалось впервые в мире измерить недавно наблюдаемый перенос тепла, вызванный «поверхностным плазмон-поляритоном» в тонкой металлической пленке, нанесенной на подложку.

Поверхностный плазмон-поляритон (ППП) относится к поверхностной волне, образующейся на поверхности металла в результате сильного взаимодействия между электромагнитным полем на границе между диэлектриком и металлом и свободными электронами на поверхности металла и подобными коллективно колеблющимися частицами. .

Исследовательская группа использовала SPP, которые представляют собой поверхностные волны, генерируемые на границе раздела металл-диэлектрик, для улучшения термодиффузии в наноразмерных тонких металлических пленках. Поскольку этот новый режим теплопередачи возникает, когда на подложку наносится тонкая металлическая пленка, он очень удобен в процессе производства устройств и имеет то преимущество, что его можно изготавливать на большой площади. Исследовательская группа показала, что теплопроводность увеличилась примерно на 25% из-за поверхностных волн, генерируемых над пленкой титана (Ti) толщиной 100 нм и радиусом около 3 см.

Профессор KAIST Бонг Джэ Ли, руководивший исследованием, сказал: «Значение этого исследования заключается в том, что впервые в мире был идентифицирован новый режим теплопередачи с использованием поверхностных волн на тонкой металлической пленке, нанесенной на подложку с низкой сложностью обработки. Он может применяться в качестве нанораспределителя тепла для эффективного рассеивания тепла вблизи горячих точек легко перегреваемых полупроводниковых устройств».

Результат имеет большое значение для разработки высокопроизводительных полупроводниковых устройств в будущем, поскольку его можно применять для быстрого рассеивания тепла на тонкой нанопленке. В частности, ожидается, что этот новый режим теплопередачи, определенный исследовательской группой, решит фундаментальную проблему управления температурой в полупроводниковых устройствах, поскольку он обеспечивает еще более эффективную теплопередачу при наноразмерной толщине, в то время как теплопроводность тонкой пленки обычно снижается из-за эффекта граничного рассеяния.