Графен улучшает теплопроводность меди

Исследовательский коллектив под руководством профессора электротехники Александра Баландина из Калифорнийского Университета в Риверсайде (UC Riverside) и профессора физики Константина Новоселова из Университета Манчестера (одного из первооткрывателей графена) обнаружил, что заключив слой меди между двумя слоями графена, можно существенно улучшить теплопроводящие свойства этого металла. Согласно информации, опубликованной в журнале Nano Letters, эксперименты по нанесению на медную пленку с обеих сторон моноатомного покрытия из углерода продемонстрировали рост теплопроводности вплоть до 24%.

«Подобное усовершенствование способности меди проводить тепло может иметь важное значение для разработки гибридных медно-графеновых соединений внутри чипов, продолжающих становиться все меньше и меньше», — комментирует полученные результаты Баландин, который в прошлом году был отмечен медалью Materials Research Society за открытие необычных теплопроводных свойств графена. Особый интерес вызывает тот факт, что прирост теплопередачи достигается не в результате действия графена как дополнительного канала отвода тепла — для этого слой толщиной в один атом слишком мал.

Реальной причиной наблюдаемого эффекта выступают изменения в микро- и наноструктуре самой меди. Химическое осаждение графена из газовой фазы производится при высокой температуре, что стимулирует рост зерен в медной пленке. Именно более крупные зерна в покрытой графеном меди и дают улучшение передачи тепловой энергии.

Исследователи также выявили, что эффект более выражен в более тонких медных пленках, то есть, при уплотнении микроэлектронных схем теплопередача будет только увеличиваться.

В дальнейшем, Баландин и его коллеги планируют разработать более точную теоретическую модель, описывающую рост температурной проводимости с увеличением размеров зерен.