تقوم الولايات المتحدة بتطوير مواد شبه موصلة ذات موصلية حرارية عالية لقمع تسخين الرقائق.
مع زيادة عدد الترانزستورات في الشريحة، يستمر أداء الحوسبة للكمبيوتر في التحسن، ولكن التكثيف العالي ينتج أيضًا العديد من النقاط الساخنة.
بدون تقنية الإدارة الحرارية المناسبة، بالإضافة إلى إبطاء سرعة تشغيل المعالج وتقليل الموثوقية، هناك أيضًا أسباب تمنع ارتفاع درجة الحرارة وتتطلب طاقة إضافية، مما يؤدي إلى مشاكل عدم كفاءة الطاقة. ومن أجل حل هذه المشكلة، طورت جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس مادة جديدة شبه موصلة ذات موصلية حرارية عالية للغاية في عام 2018، والتي تتكون من زرنيخيد البورون الخالي من العيوب وفوسفيد البورون، والتي تشبه مواد تبديد الحرارة الموجودة مثل الماس وكربيد السيليكون. نسبة، مع أكثر من 3 أضعاف الموصلية الحرارية.
في يونيو 2021، استخدمت جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس مواد جديدة لأشباه الموصلات لتتحد مع رقائق الكمبيوتر عالية الطاقة لقمع توليد الحرارة للرقائق بنجاح، وبالتالي تحسين أداء الكمبيوتر. قام فريق البحث بإدخال شبه موصل زرنيخيد البورون بين الشريحة والمشتت الحراري كمزيج من المشتت الحراري والرقاقة لتحسين تأثير تبديد الحرارة، وأجرى بحثًا حول أداء الإدارة الحرارية للجهاز الفعلي.
بعد ربط ركيزة زرنيخيد البورون بأشباه موصلات نيتريد الغاليوم ذات فجوة الطاقة الواسعة، تم التأكيد على أن التوصيل الحراري لواجهة نيتريد الغاليوم/زرنيخيد البورون كان يصل إلى 250 ميجاوات/م2 كلفن، ووصلت المقاومة الحرارية للواجهة إلى مستوى صغير للغاية. يتم أيضًا دمج ركيزة زرنيخيد البورون مع شريحة ترانزستور متقدمة ذات حركة إلكترون عالية تتكون من نيتريد الغاليوم الألومنيوم / نيتريد الغاليوم، وتم التأكيد على أن تأثير تبديد الحرارة أفضل بكثير من تأثير الماس أو كربيد السيليكون.
وقام فريق البحث بتشغيل الشريحة بأقصى طاقتها، وقياس النقطة الساخنة من درجة حرارة الغرفة إلى أعلى درجة حرارة. أظهرت النتائج التجريبية أن درجة حرارة المشتت الحراري الماسي تبلغ 137 درجة مئوية، والمشتت الحراري من كربيد السيليكون 167 درجة مئوية، والمشتت الحراري زرنيخيد البورون 87 درجة مئوية فقط. تأتي الموصلية الحرارية الممتازة لهذه الواجهة من بنية النطاق الصوتي الفريد لزرنيخيد البورون وتكامل الواجهة. لا تتمتع مادة زرنيخيد البورون بموصلية حرارية عالية فحسب، بل تتمتع أيضًا بمقاومة حرارية صغيرة للواجهة.
يمكن استخدامه كمشتت حراري لتحقيق طاقة تشغيل أعلى للجهاز. ومن المتوقع أن يتم استخدامه في الاتصالات اللاسلكية لمسافات طويلة وعالية السعة في المستقبل. يمكن استخدامه في مجال إلكترونيات الطاقة عالية التردد أو التغليف الإلكتروني.
وقت النشر: 08 أغسطس 2022