Avances en La Gestión Térmica de los Semiconductores Utilizando Polaritones de Plasmón Superficial
Los ingenieros han conseguido un importante avance en la gestión térmica de semiconductores al descubrir un nuevo modo de transferencia de calor mediante polaritones de plasmón superficial (SPP). Este método innovador mejora la dispersión del calor en un 25% y puede resolver los problemas de sobrecalentamiento de los dispositivos semiconductores miniaturizados.
La demanda actual de semiconductores
La necesidad de semiconductores más pequeños, unida a una disipación ineficaz del calor de los puntos calientes de los dispositivos, ha afectado negativamente a la fiabilidad y durabilidad de los dispositivos modernos. Las actuales tecnologías de gestión térmica aún no han demostrado ser suficientes. Por eso, el descubrimiento de un nuevo método de disipación del calor mediante ondas superficiales generadas en finas películas metálicas sobre el sustrato representa un avance crucial.
El presidente del KAIST, Kwang Hyung Lee, anunció que el equipo de investigación del profesor Bong Jae Lee, del Departamento de Ingeniería Mecánica, ha medido con éxito un fenómeno de transferencia de calor recién observado, inducido por el “polaritón de plasmón superficial” (SPP) en una fina película metálica depositada sobre un sustrato. Este logro es el primero de este tipo en todo el mundo.
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¿Qué es el polaritón de plasmón superficial (SPP)?
El polaritón plasmónico superficial (SPP) es una onda superficial que se forma en la superficie del metal como consecuencia de la fuerte interacción entre el campo electromagnético de la interfaz entre el dieléctrico y el metal y los electrones libres de la superficie metálica, lo que da lugar a vibraciones colectivas.
Los investigadores aprovecharon los polaritones de plasmón superficial (SPP), ondas superficiales generadas en la interfaz metal-dieléctrico, para mejorar la difusión térmica en películas metálicas finas a nanoescala. Este nuevo modo de transferencia de calor se produce al depositar una fina película metálica sobre un sustrato, por lo que es muy aplicable en la fabricación de dispositivos y ofrece la ventaja de producir en grandes superficies. El grupo demostró un aumento del 25% de la conductividad térmica mediante ondas superficiales generadas en una película de titanio (Ti) de 100 nm de grosor y un radio aproximado de 3 cm.
Explicación de los resultados por el profesor Bong Jae Lee
Bong Jae Lee, director de la investigación en el KAIST, declaró: “La trascendencia de esta investigación radica en la identificación de un nuevo modo de transferencia de calor que utiliza ondas superficiales en una fina película metálica depositada sobre un sustrato, que puede aplicarse fácilmente a nanoescala. Puede constituir un disipador de calor a nanoescala, que disipe eficazmente el calor cerca de puntos calientes en dispositivos semiconductores que se sobrecalientan con facilidad”.
Como permite una rápida disipación del calor en láminas finas a nanoescala, esta investigación tiene importantes repercusiones para el desarrollo de dispositivos semiconductores de alto rendimiento en el futuro. En particular, al permitir una transferencia de calor más eficiente incluso a nanoescala de grosor, donde la conductividad térmica de las láminas delgadas suele disminuir debido a los efectos de dispersión de los límites, se espera que el modo de transferencia de calor recién descubierto por el equipo de investigadores aborde el problema fundamental de la gestión térmica en los dispositivos de semiconductores.
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