Учёные создали алмазный слой для электроники снижающий температуру на 23 градуса
Исследователи из Университета Райса разработали инновационный метод интеграции алмазных охлаждающих слоёв непосредственно в электронные компоненты, что позволяет снизить рабочую температуру устройств на 23 градуса Цельсия. Технология, зародившаяся из эксперимента по созданию декоративной алмазной «совы», представляет собой масштабируемый производственный процесс, способный решить одну из главных проблем современной электроники — перегрев.
Высокомощные технологии, такие как процессоры для искусственного интеллекта и оборудование для сетей 5G, сталкиваются с серьёзными трудностями в управлении теплом. Традиционные методы работы с алмазом, являющимся лучшим проводником тепла, но одним из самых твёрдых материалов, сложны и дороги. Вместо «нисходящего» подхода с резьбой по алмазной плите, учёные применили «восходящий» метод выращивания алмазов в нужных местах.
Процесс, называемый микроволновым плазменным химическим осаждением из паровой фазы, использует фотолитографию для создания трафарета на поверхности чипа. На этот трафарет наносятся наноалмазные «затравки», после чего в высокоэнергетическом реакторе атомы углерода оседают на них, формируя твёрдый теплопроводящий слой. Этот подход позволяет выращивать алмазы в точных, функциональных формах.
Исследовательская группа успешно масштабировала процесс для работы с 2-дюймовыми пластинами, используя фотолитографию для сложных конструкций и лазерную резку для более крупных задач. Метод совместим с различными базовыми слоями, такими как кремний и нитрид галлия, что делает его пригодным для массового производства полупроводниковых технологий будущего.
По словам Сяна Чжана, доцента кафедры материаловедения и наноинженерии, снижение температуры на 23 °C является значительным достижением, которое продлевает срок службы устройств и позволяет им работать быстрее без перегрева. Руководитель исследования Пуликкель Аджаян подчеркнул, что главный итог работы — создание эффективного и масштабируемого способа интеграции алмазного охлаждения, что в перспективе повысит скорость, надёжность и долговечность техники, от телефонов до компьютеров. Следующей целью учёных является достижение идеального соединения между алмазом и электроникой для создания транзисторов нового поколения.
Результаты исследования в журнале Applied Physics Letters.