Углеродные нанотрубки охлаждают процессоры

С увеличением плотности и быстродействия микропроцессоров, проблема их перегревания приобретает все большую злободневность. Углеродные нанотрубки (CNT) демонстрируют исключительно высокую теплопроводность, однако их применению для охлаждения микроэлектронных устройств препятствует высокое тепловое сопротивление на контактных поверхностях.

«Углеродные нанотрубки настолько химически стабильны, что их химические взаимодействия с большинством других материалов относительно слабы, внося свой вклад в высокое тепловое интерфейсное сопротивление», — отмечает Фрэнк Оглтри (Frank Ogletree), физик из отдела материаловедения Berkeley Lab.

Оглтри нашел способ прочного связывания углеродных нанотрубок с металлическими поверхностями. Образованию сильных ковалентных связей способствовало применение органических молекул в качестве промежуточного агента. В результате этого теплообмен между CNT и металлом улучшается шестикратно, открывая возможность для более быстрого и эффективного охлаждения компьютерных чипов.

«Мы разработали метод образования ковалентных связей, подходящий для оксидоформирующих металлов, таких как алюминий и кремний, и для более благородных металлов, таких как золото или медь, — пишет Оглтри в статье, опубликованной по результатам исследования журналом Nature Communications. — В обоих случаях механическая адгезия улучшается, так что поверхностные связи оказываются достаточно прочными, чтобы оторвать массив CNT от основы, на которой он выращивался, и значительно улучшить транспорт тепла через полученный интерфейс». Он также отмечает, что данная методика применима к одно- и многослойным графеновым устройствам, испытывающим аналогичные проблемы с охлаждением.

Описываемая технология не нуждается в высоких температурах, что делает ее пригодной для внедрения в производство компьютерных чипов после некоторой доработки. На данном этапе, несмотря на улучшение связи с металлом индивидуальных CNT, большинство нанотрубок в массиве не достигают контактной поверхности. Поэтому, следующей актуальной задачей, стоящей перед исследователями из Беркли, является увеличение плотности контактов между нанотрубками и металлом.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365