Болинь Ляо (Bolin Liao), аспирант Массачусетского технологического института (США), и его коллеги изучили процессы, происходящие между частицами в современных мобильных цифровых устройствах — телефонах, планшетах, переносных компьютерах и т.д. Они установили, что взаимодействие электронов с тепловыми частицами, называемыми фононами, может приводить к выделению большого количество тепла, а это, в свою очередь, к перегреву. Об исследовании рассказывает вебсайт Массачусетского технологического института (MIT).
В своих экспериментах ученые использовали точно синхронизированные лазерные импульсы для измерения взаимодействия между электронами и фононами в очень тонкой кремниевой пластине. Исследователи обнаружили, что по мере того как концентрация электронов в кремнии увеличивается, они начинают разрушать фононы и тем самым снижают их способность рассеивать тепло. «Если фононы рассеиваются электронами, они становятся не так хороши в деле выведения тепла. Это создаст проблему, которую мы должны решить, так как чипы становятся все меньше», — сказал Ляо.
С другой стороны, ученые говорят, что этот же эффект может принести пользу при конструировании термоэлектрических генераторов, которые преобразуют тепло непосредственно в электрическую энергию. В таких устройствах процесс рассеивания фононов может значительно повысить эффективность благодаря снижению потери тепла.
Интересно, что исследователи впервые начали наблюдать этот эффект в кремнии, который имел концентрацию электронов 1019 ед. на кубический сантиметр — этот показатель сопоставим или даже ниже, чем в некоторых современных транзисторах.
«В нашем исследовании мы показываем, что это будет действительно серьезная проблема, когда масштаб схем становится меньше. Даже сейчас, когда размер транзисторов составляет несколько нанометров, я думаю, что этот эффект начнет появляться, и мы действительно должны серьезно рассмотреть его, и думать о том, как использовать или избежать этого в реальных устройствах»,— сказал Болинь Ляо.
Ранее портал Научная Россия писал о транзисторе с рекордно низким энергопотреблением, спроектированным российскими инженерами.
