Semi-conducteurs : découverte d’une nouvelle méthode de dissipation thermique

Savoir bien contrôler le flux de chaleur des appareils électroniques à travers des semi-conducteurs est essentiel pour développer des puces électroniques plus rapides et petites, des panneaux solaires plus puissants et des technologies biomédicales avancées.

Un progrès a été réalisé par un groupe de scientifiques internationaux guidé par Alexander Balandin, professeur de l’Université de Californie Riverside, qui a modifié le spectre d’énergie des phonons acoustiques, des excitations élémentaires qui se propagent en vagues de chaleur à travers des matériaux cristallins. Les études, publiées dans Nature le 10 novembre dernier, ont envisagé notamment le confinement de ces dernières dans des semi-conducteurs minuscules.

Initialement, les scientifiques ont utilisé des nanofils en arséniure de gallium (GaAs) et une technique d’imagerie appelée Spectroscopie de Dispersion Lumineuse de Brillouin-Mandelstam (BMS) pour étudier le mouvement des phonons.

Un scientifique de la University of California Riverside à l’oeuvre. Crédits : UC Riverside

En exploitants les microstructures en GaAs, les scientifiques ont su contrôler la dispersion des phonons acoustiques — donc leur vitesse, leur interaction avec les électrons, les magnons, leur transfert thermique –, une question essentielle pour pouvoir distribuer et évacuer au mieux la chaleur des nano-appareils électroniques. En outre, cela permettra aussi de générer de manière plus efficace de l’énergie thermoélectrique.

D’après monsieur Balandin, cela apportera un double bénéfice pour les appareils thermoélectriques qui produisent de l’énergie en appliquant un gradient thermique aux semi-conducteurs. En effet, le professeur a affirmé que cela pourrait conduire à de nouvelles méthodes pour régler les propriétés thermiques et électroniques des matériaux constitutifs des semi-conducteurs et, par conséquent, développer des technologies à la fois plus petites et plus efficaces.

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