La estructura «mágica» de grafeno que permitirá una gran disipación de calor en la microelectrónica
Sean del tamaño que sean, los dispositivos electrónicos necesitan dispersar el calor que producen. Con la tendencia actual de incrementar más y más su potencia y miniaturización, la gestión eficiente del calor se ha convertido en un tema crucial para asegurar su fiabilidad y su rendimiento.
El nitruro de galio se ha convertido en un candidato muy prometedor a ser usado en aplicaciones de alta potencia y temperatura, como sistemas de alimentación ininterrumpida, motores, transformadores solares y vehículos híbridos. El diamante es un disipador térmico excelente, pero su interfaz atómica con el nitruro de galio resulta difícil de atravesar para los fonones (cuasipartículas de sonido que también transportan calor).
Según unos científicos de la Universidad Rice, en Estados Unidos, ciertas superficies irregulares con grafeno podrían ayudar a disipar el calor en la próxima generación de dispositivos microelectrónicos.
Sus análisis teóricos muestran que la mejora de la interfase entre los semiconductores de nitruro de galio y los disipadores térmicos de diamante permitiría a los fonones dispersarse de forma más eficiente. Los disipadores se utilizan para expulsar el calor de los aparatos electrónicos.
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Los investigadores de la Universidad Rice utilizaron modelos informáticos para determinar la mejor forma de dispersar el calor producido por dispositivos microelectrónicos usando semiconductores de nitruro de galio y diamante. Una superficie nanoestructurada y una capa de grafeno de un átomo de espesor ayudaron a transportar los fonones del semiconductor al disipador térmico. (Ilustración: Lei Tao/Rice University)
En los modelos digitales, el equipo de Rouzbeh Shahsavari, Lei Tao y Sreeprasad Sreenivasan, de la Universidad Rice, reemplazó la interfase plana entre los materiales con otra caracterizada por un patrón nanoestructurado y una capa de grafeno (una lámina de carbono con solo un átomo de espesor), lo cual se reveló como la clave para lograr mejorar de forma drástica la transferencia de calor.
Los investigadores usaron las supercomputadoras Blue Gene y DAVinCI, gestionadas ambas por el Centro de Investigación en Computación de la Universidad Rice.
