Nový spôsob chladenia polovodičov využíva kvázičastice

Riadenie toku tepla cez polovodičové materiály je dôležitá úloha pri vývoji čoraz menších a rýchlejších počítačových čipov, vysokovýkonných solárnych panelov, lepších laserov a biomedicínskych zariadení.

Medzinárodný tím vedcov z Kalifornskej univerzity v Riverside prvýkrát zmenil rozpätie energie akustických fonónov, kvázičastíc, ktoré šíria teplo cez kryštalické materiály (fonón = energetické kvantum kmitov kryštálovej mriežky). Podarilo sa im viazať fonóny k polovodičovým štruktúram v nanometrovej mierke. Výsledky by mohli významne ovplyvniť tepelnú správu elektronických zariadení.

Tím vedený profesorom Alexandrom Balandinom použil polovodičové nanovlákna z arzenidu gália (GaAs) na študovanie pohybu fonónov cez kryštalické nanoštruktúry. Zmenou veľkosti a tvaru nanoštruktúr GaAs výskumníci menili energetické spektrum alebo disperziu fonónov.

Ovládanie disperzie fonónov má zásadný význam na zlepšenie odvodu tepla z elektronických zariadení v nanorozmeroch, čo dovolí pokračovať v ich zmenšovaní.

„Po celé roky platilo, že jediný predstaviteľný spôsob na zmenu tepelnej vodivosti nanoštruktúr bol rozptyl fonónov na hraniciach a rozhraniach týchto nanoštruktúr. Náš experiment preukázal, že priestorovým viazaním fonónov v nanovláknach možno meniť rýchlosť a spôsob ich interakcie s elektrónmi a magnónmi, ako aj to, ako prenášajú teplo,“ povedal Alexander Balandin. Otvárajú sa tak nové možnosti na doladenie tepelných a elektronických vlastností polovodičových materiálov.