實現熱傳導異向性隨溫度逆轉之矽奈米結構

 

刊登日期:2024/5/10
  • 字級

隨著半導體元件的小型化,散熱問題日益受到重視,在先進熱管理技術的需求提升之下,東京大學著眼於日本花紋圖樣「青海波」,開發了一項熱傳導異向性(Anisotropy)隨溫度而逆轉之矽奈米結構。

在電子材料所使用的矽方面,東京大學透過積極利用傳輸熱量的準粒子「聲子(Phonon)」的準彈道傳輸,實現了一種在80 K(kelvin,80K為-193℃)左右逆轉熱傳導率異向性的結構。研究中參考了日本傳統紋樣「青海波」,創造出一種比聲子平均自由路徑(Mean Free Path)更小的結構,進而成功地將熱導率的異向性從4 K時的約0.8逆轉為300 K時的約1.2。此一結果顯示可透過形成適當的奈米結構以控制溫度帶的熱流方向。

透過進一步探索此次研究的奈米線網絡結構或材料,透過保持高溫下的方向性,將可望在室溫條件下實現熱傳導的異向性。藉由溫度逆轉異向性的概念將可適用於半導體元件的散熱設計,從而實現確保可靠性、長壽命化之熱管理。另可應用於熱機能材料、熱機能元件,促進熱能的有效利用,藉此落實脫碳目標。


資料來源: https://www.iis.u-tokyo.ac.jp/ja/news/4493/
分享