• Technologie
  • Byznys
  • Software
  • Hardware
  • Internet
  • Telco
  • Science
  • České IT
  • Události
Žádné výsledky
Zobrazit všechny výsledky
ITBiz.cz
ITBiz.cz
Žádné výsledky
Zobrazit všechny výsledky

Elektronika z jediného izotopu křemíku lépe odvádí teplo

Pavel Houser
4. 10. 2022
| Články

Křemík používaný v elektronice se skládá ze 3 izotopů, což má vliv na jeho celkem nedobrou tepelnou vodivost, alespoň v miniaturizovaných systémech. Junqiao Wu z Kalifornské univerzity v Berkeley navrhuje jako řešení ultratenké křemíkové nanodrátky.
Cca 92 % křemíku tvoří izotop Si-28, který má 14 protonů a 14 neutronů, asi 5 % izotop Si-29 a 3 % izotop Si-30. Fonony (kvazičástice, „vlny vibrací atomů“) při přenosu tepla v krystalové mřížce křemíku mění směr v závislosti na tom, s jakým izotopem se srazí. V křemíku složeném z různých izotopů je proto přenos tepla relativně pomalejší.
Již několik desetiletí proto vědci předpokládají, že čipy vyrobené z čistého křemíku 28 překonají stávající limit tepelné vodivosti křemíku a umožní další miniaturizaci elektroniky. Problém ovšem je, že oddělování jednotlivých izotopů křemíku od sebe je náročné/drahé. Získat relativně čistý Si-28 už i jen v množství potřebném pro další experimenty je celkem problém.
Na počátku nového tisíciletí se podařilo nejprve získat plynný fluorid křemičitý (dle průvodní tiskové zprávy výchozí materiál pro izotopicky čištěný křemík) z bývalého závodu na výrobu izotopů ze sovětské éry. Následně se ukázalo, že polovodičové tenké vrstvy a monokrystaly vyrobené z izotopu křemíku 28 mají o 10 % vyšší tepelnou vodivost než „přírodní křemík“ (směs izotopů) – což rozhodně není dost na to, aby se takhle speciální procesy vyplatilo provádět pro průmyslové využití. Nicméně z tehdejších pokusů se ještě nějaké množství cca čistého izotopu Si-28 podařilo uchovat.
Další etapa výzkumu odstartovala před 3 lety, když se jiný tým pokoušel vyrobit účinnější tranzistory (typu Gate-All-Around Field Effect Transistor) pomocí křemíkových nanodrátků. Fungování těchto zařízení je ovšem přímo závislé na rychlém odvodu vznikajícího tepla. Autoři nové studie proto zkusili pro tuto techniku využít právě čistý křemík izotopu 28. Při dalších experimentech v „objemových“ krystalech Si-28 o velikosti 1 milimetru ve srovnání s přírodním křemíkem se ukázalo, že vedení tepla je v souladu s předcházejícími výsledky lepší opravdu jen asi o 10 %.
Poté ale vědci pomocí techniky elektrolytického leptání vytvořili z přírodního křemíku a křemíku-28 nanodrátky o průměru 90 nanometrů. Každý nanodrátek vložili mezi dvě mikroohřívací podložky vybavené platinovými elektrodami a teploměry a poté přivedli na elektrodu elektrický proud, čímž se na jedné podložce vytvořilo teplo, které přes nanodrátek proudilo na druhou podložku. Ukázalo se, že nanodrátky Si-28 vedly oproti směsi izotopů křemíku teplo účinněji o celých 150 %.
Snímky pomocí TEM (transmisní elektronová mikroskopie) s vysokým rozlišením pak tento rozdíl vysvětlily tak, že u povrchu nanodrátku z čistého křemíku vzniká vrstva skla (oxid křemičitý). Další experimenty a simulace vedly k závěru, že díky nepřítomnosti izotopových defektů mohou fonony v čistém křemíku 28 hůře pronikat na povrch a pohybují se spíš v jádru nanodrátku.

Penghong Ci et al, Giant Isotope Effect of Thermal Conductivity in Silicon Nanowires, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.085901
Zdroj: Lawrence Berkeley National Laboratory / TechXplore.com

Rubriky: HardwareScienceTechnologie

Související příspěvky

Meta lákala zaměstnance OpenAI na bonus ve výši 100 milionů dolarů
Zprávičky

Muskova společnost xAI představila novou verzi chatbota Grok 4

11. 7. 2025
Nebojte se hlásit na seniornější pozice, radí IT pracovní portál
Články

NÚKIB vydal oficiální varování před některými produkty společnosti DeepSeek

10. 7. 2025
Z 2D materiálů dokázali poprvé postavit celý počítač
Články

Z 2D materiálů dokázali poprvé postavit celý počítač

10. 7. 2025
Budoucnost open source modelů AI je nejistá
Články

Budoucnost open source modelů AI je nejistá

9. 7. 2025

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Souhlasím se Zásadami ochrany osobních údajů .

Zprávičky

750 zaměstnanců ČSOB se díky Atosu zvládlo rychle přesunout do domácích kanceláří

Google investuje 2,4 miliardy dolarů do technologie AI od start-upu Windsurf

ČTK
12. 7. 2025

Společnost Google ze skupiny Alphabet zaplatí asi 2,4 miliardy USD (50,64 miliardy Kč) za

Muskova xAI chce další peníze od investorů při ohodnocení na 200 miliard dolarů

ČTK
12. 7. 2025

Americká společnost xAI miliardáře Elona Muska plánuje vybrat peníze od investorů v novém kole

Kryptoměny a jejich ekonomika

Bitcoin pokračuje v růstu na další rekordy, překonal hranici 118 000 dolarů

ČTK
11. 7. 2025

Cena bitcoinu dnes pokračuje v prudkém růstu. Kolem 8:30 SELČ se vyšplhala na další

Hackeři ukradli data 5,7 milionu zákazníků australských aerolinek Qantas

ČTK
11. 7. 2025

Hackeři v rámci rozsáhlého kybernetického útoku z minulého týdne ukradli data 5,7 milionu zákazníků

Meta lákala zaměstnance OpenAI na bonus ve výši 100 milionů dolarů

Muskova společnost xAI představila novou verzi chatbota Grok 4

ČTK
11. 7. 2025

Americká společnost xAI miliardáře Elona Muska představila nový model chatbota Grok 4. Ten má

Sophos představil XDR řešení pro synchronizované zabezpečení

Ministerstvo vnitra odhalilo kybernetický útok, údaje občanů neunikly

ČTK
10. 7. 2025

Ministerstvo vnitra odhalilo kybernetický útok na jeden ze systémů úřadu, oznámil dnes na tiskové

Český T-Mobile vyčleňuje vysílače do samostatné firmy

Na Slovensku skončila největší elektronická aukce mobilních frekvencí

ČTK
10. 7. 2025

Na Slovensku včera skončila největší elektronická aukce mobilních frekvencí v historii země. Vynesla rekordní

Vláda zakázala používat ve státní správě produkty čínské společnosti DeepSeek

ČTK
9. 7. 2025

Vláda zakázala používat ve státní správě jakékoli produkty čínské společnosti DeepSeek. Rozhodla tak na

Tiskové zprávy

Společnost QNAP představuje myQNAPcloud One Beta

Acer slaví několikanásobné ocenění cenou Red Dot Product Design Awards 2025

Acer for Business EMEA překonává růst trhu

Nejnovější modely Acer Chromebook Plus nyní s 12měsíčním balíčkem Google AI Pro včetně služby NotebookLM zdarma

ANECT mění vedení společnosti a posiluje management

Optimize by Acer: nejnovější evoluce v oblasti podnikových záručních podmínek

Zpráva dne

Květen je měsícem růstu, můžete růst s Windows 11 jen za €20.00!

Květen je měsícem růstu, můžete růst s Windows 11 jen za €20.00!

Redakce
15. 5. 2025

Kupte Windows 11 CDkey od Goodoffer24.com a můžete růst s tímto OS jak při...

Komentujeme

Chvála černých skřínek

Malé modely AI mají být velkým trendem

Pavel Houser
3. 1. 2025

V záplavě prognóz technologického vývoje (nejen) v roce 2025 zde prozatím trochu zapadlo jedno téma, které...

Slovník

Modulation

Implementační plán

Brainstorming

Nejpopulárnější články

Žádný obsah není dostupný

Kategorie

  • Články
  • Komentujeme
  • Slovník
  • Tiskové zprávy
  • Zprávičky

Portál ITbiz.cz přináší informace z IT a byznysu již od roku 2006. Provozuje jej internetové vydavatelství Nitemedia. Hosting zajišťuje společnost Greenhousing.cz. Mezi další naše projekty patří například ABClinuxu.cz a Sciencemag.cz. Na stránce Redakce naleznete informace o redakci a možnostech inzerce.

Rubriky

Akce a události Byznys Cloud Ekomerce Hardware Internet Operační systémy Podnikový software Právo Science Security Technologie Telekomunikace Veřejná správa Vývoj a HTML Zpráva dne České IT
Žádné výsledky
Zobrazit všechny výsledky
  • Technologie
  • Byznys
  • Software
  • Hardware
  • Internet
  • Telco
  • Science
  • České IT
  • Události

© 2019 Vydává Nitemedia s.r.o. Hosting zajišťuje Greenhousing.cz.

Tento web používá cookies. Pokračováním dáváte souhlas s jejich používáním. Více na itbiz.cz/soukromi.