Физики открыли самоохлаждение графеновых транзисторов

Разница в температуре графенового транзистора и прилегающих контактов может достигать нескольких градусов (иллюстрация Kyle L. Grosse et al./ Nature Nanotechnology).

Интересный эффект, обнаруженный американцами, сулит яркую перспективу электронике на основе одноатомных листов углерода. Похоже, с ней удастся избежать перегрева от омических токов при росте плотности размещения элементов схемы.

Учёные из университета Иллинойса (UIUC) использовали атомный силовой микроскоп как датчик температуры и провели первое измерение нагрева работающего графенового транзистора в нанометровом масштабе. Пространственное разрешение съёмки составило около 10 нанометров, а температурное разрешение — 250 милликельвинов.

Наконечник атомного силового микроскопа сканирует поверхность графена в области контакта с металлом. Вариации температуры отражены цветом (иллюстрация Alex Jerez, Beckman Institute for Advanced Science and Technology).

"Измерения показали удивительные явления в областях, где углерод соединялся с металлом. Исследователи обнаружили, что эффект термоэлектрического охлаждения в местах контакта графена и электродов может быть более сильным, чем резистивный нагрев. На деле это снижает температуру транзисторов", — передаёт EurekAlert! (Детали эксперимента можно найти в статье Nature Nanotechnology.)

В кремнии и большинстве других материалов для микросхем термоэлектрические эффекты, способные локально охлаждать элементы схемы, в сравнении с омическим нагревом — невелики. Потому микросхемы прилично греются и требуют мощных систем охлаждения. А вот в графеновых транзисторах нашлись регионы, где термоэлектрическое охлаждение явно перевешивает разогрев от проходящего тока.

Ранее не наблюдавшееся в графеновой электронике явление означает, что в перспективе подобные схемы можно будет уплотнять, не сталкиваясь с проблемой перегрева и обходясь сравнительно простыми системами отвода тепла. И это весомый аргумент в пользу замены кремния графеном. Правда, пока электроника на такой необычной основе лишь делает первые шаги.



Физики создали кремниевый аналог графена

28 марта 2011

Физики изобрели самоукрепляющийся нанокомпозит

24 марта 2011

Получено самое тяжёлое антивещество

23 марта 2011

Испытаны электроды для батарей с зарядкой за несколько секунд

22 марта 2011

Созданы эффективные кремниевые нанотранзисторы

22 марта 2011
  • Александр Лалетин  4 апреля, 11:45
    Очевидно на этом принципе в будущем будут работать все системы охлаждения, в том числе и бытовые холодильники.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  4 апреля, 11:47
    Совсем неочевидно! А холодильники на термоэффекте давно существуют — они малоэффективны.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Нигенов  4 апреля, 13:36
    Все в этом сайте хорошо... все замечательно, кроме блока коментариев, руки бы оторвать веб-мастеру за такой дизайн, почему нельзя разместить внизу.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  4 апреля, 13:45
    Ваше мнение мы уже давно поняли из десятка ваших предыдущих сообщений. Не нужно заниматься оффтопом и спамом. Так можно лишиться аккаунта.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Храмцов  4 апреля, 14:19
    Я, как веб-мастер(не этого сайта), считаю текущее решение очень удачным. Если сюда и стоит что-то добавить, то всего 3и пункта:
    1. кроме имени и даты комментария, на какой комментарий ответ.
    2. в «переговорке» сделать сортировки комментов не только по дате, но и по темам.
    3. возможность «подписаться» на тему, чтобы были видны все комментарии, а не только ответы тебе.

    И то не обязательно.
    Евгений, во-первых, тут писали, что это только начало изменений сайта и в плане еще много чего.
    Во-вторых, как показывает практика, если разработчики захотят фидбек — они создадут соответствующую тему.

    Сори, за оффтоп

    ОтветитьНравится
  • Евгений Нигенов  5 апреля, 11:04
    Ну слава богу) Наконец-то удостоили мое сообщение своим вниманием.

    Увольте веб-мастера) у или хотя бы лишите премии)) Так никто не делает! Взгляните на сотни тысяч других сайтов! Ну или хотя бы на новостных гигантов...

    ОтветитьНравится
  • Петр Волков  4 апреля, 13:52
    Это никак не повлияет на мощность системы охлаждения чипа вцелом. Это способ чуть более эффективного отвода тепла от непосредственно транзистора в подложку.
    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  4 апреля, 14:17
    Эффект Пельтье — возникновение разности температур на границах проводников (полупроводников) при протекании электрического тока — обратимый, и, поскольку с одной стороны оммический контакт охлаждается, то, соответственно, с другой стороны, оммический контакт таким же образом нагревается (если ток внутри транзистора не теряется). С моей точки зрения, этот эффект может породить только забавные токовые нелинейности: либо типа слабой токовой генерации, либо типа компенсации (ограничения) возрастающего фронта тока. Претендовать на эффективное теплоотведение данный эффект вряд ли сможет, тем более в микроструктурах с высокой проводимостью.
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  4 апреля, 17:54
    Небольшой оффтоп: возможны небольшие печеньки в том плане, что теплопроводность графена сравнима с металлами. потому из центра чипа тепло будет отводится чуть более эффективно, чем в кремниевых аналогах.

    но по поводу охлаждения, как системы в целом вроде все так — если где-то что-то убавилось, значит где-то что-то прибавилось.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  4 апреля, 19:27
    Я так понимаю, что основной интерес тут — сократить тепловыделение в самых плотных частях схемы, а не тепло от процессора как целого. Тогда можно уплотняться, не прибегая к большим ухищрениям с охлаждением.
    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  5 апреля, 08:54
    Физика говорит, что одна сторона одного транзистора (например сток) будет охлаждаться, а другая — того же нанотранзистора (исток) — на столько же будет нагреваться, так что охладить даже один транзистор не удастся.
    ОтветитьНравится