محققان با نانوساندویچ کردن لایه اکسید آلومینیوم میان کاربید و اکسیدسیلیکون، موفق شدند انتقال حرارت از ترانزیستور را دو برابر افزایش دهند. با این کار مشکل داغ شدن بیش از حد قطعات در نانوالکترونیک به حداقل می‌رسد.
نانوساندویچ کردن، راهکاری برای مقابله با گرم شدن قطعات الکترونیکی
نتایج یافته‌های محققان دانشگاه ایلینویز نشان می‌دهد که می‌توان مواد دو بعدی مورد استفاده در ادوات نانوالکترونیک را میان ساختارهای سه بعدی سیلیکونی به‌صورت ساندویچی قرار داد تا میزان گرم شدن این قطعات کم شود.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “Enhanced Thermal Boundary Conductance in Few-Layer Ti3C2 MXene with Encapsulation” در نشریه Advanced Materials منتشر شده‌است.
برخی از قطعات الکترونیکی سیلیکونی فعلی از مواد دو بعدی نظیر گرافن ساخته شده‌اند. استفاده از این مواد دو بعدی که ابعاد کوچکی دارند، می‌تواند ابعاد ساختار نهایی را به شدت کاهش دهد؛ علاوه براین، چنین مواد دو بعدی از خواص ویژه‌ای برخوردار هستند.
اما قطعات نانوالکترونیک حاوی مواد دو بعدی مشکل گرم شدن بیش از حد را دارند که دلیل این امر، هدایت کم گرمایی مواد دو بعدی روی زیرلایه سیلیکونی است.
امین صالحی خوجین از محققان این پروژه می‌گوید: «در حوزه نانوالکترونیک، پخش ضعیف گرما در مواد دو بعدی یک گلوگاه محسوب می‌شود.»
یکی از دلایل انتقال حرارت کم مواد دو بعدی روی سیلیکون، برهم‌کنش میان مواد دو بعدی و سیلیکون است. زهرا همت از محققان این پروژه می‌گوید: «پیوند میان مواد دو بعدی و زیرلایه سیلیکونی چندان قوی نیست بنابراین زمانی که گرما به مواد دو بعدی می‌رسد، نقطه داغ ایجاد کرده و موجب گرم شدن بیش از حد دستگاه می‌شود.»
برای حل این مشکل محققان از نانوساندویچ کردن یک لایه بسیار نازک روی لایه دو بعدی استفاده کردند. با این کار هدایت گرمایی افزایش می‌یابد. کپسوله کردن یک لایه روی لایه دو بعدی موجب دو برابر شدن توانایی انتقال حرارت میان از لایه دو بعدی به سیلیکون می‌شود.
در این پروژه محققان ترانزیستوری ساختند که در آن اکسید سیلیکون به‌عنوان پایه، کاربید به‌عنوان ماده دو بعدی و اکسید آلومینیوم به‌عنوان ماده کپسوله کننده انتخاب شده بود. نتایج یافته‌های محققان نشان داد که در دمای اتاق میزان گرمای انتقال یافته از کاربید به پایه سیلیکونی دو برابر بیشتر از زمانی است که اکسیدآلومینیوم وجود نداشته باشد.
