ʵ

Uutiset

Tutkijat löysivät uuden menetelmän lämmönsiirtoon elektronisissa komponenteissa

Julkaistu:
Hallinnoimalla fononien virtausta puolijohdenanolangoissa insinöörit pystyvät luomaan pienempiä ja nopeampia laitteita.

Lämpövirran hallinta puolijohdemateriaaleissa on merkittävä haaste pyrittäessä kehittämään entistä pienempiä ja nopeampia tietokonesiruja, tehokkaita aurinkopaneeleita ja parempia lasereita ja biolääketieteellisiä laitteita. Optimoimalla mikrosirujen lämmönhallintaa niitä voidaan pakata tiiviimmin.

Kansainvälinen tutkijaryhmä, jossa on mukana Aalto-yliopiston tutkijoita, on ensimmäistä kertaa onnistunut säätämään hallitusti akustisten fononien energiaspektriä muuttamalla puolijohderakenteen mittasuhteet nanometriluokkaan. Akustiset fononit – eli kidehilan värähtelyiden joukko – ovat näennäishiukkasia, jotka osallistuvat materiaaleissa lämmönsiirtoon. Tuloksilla on merkittäviä vaikutuksia sähköisten komponenttien lämmönhallintaan.

Tutkijaryhmä käytti Suomessa galliumarsenidista valmistettuja puolijohdenanolankoja ja Brillouin-Mandelstam -sirontaspektroskopiaa tutkiakseen fononien liikettä kiteisissä nanorakenteissa.

”Pystymme hallitsemaan nanolankarakenteen mittoja tarkasti nanomittakaavassa yhdistämällä elektronisuihkulitografian ja puolijohteiden epitaktisen kasvatuksen. Tutkimuksessa käytetyt nanolangat olivat noin 80 nm halkaisijaltaan. Mittojen tarkka hallinta mahdollistaa fononien energiaspektrin muuttamisen”, väitöskirjaa Mikro- ja nanotekniikan laitoksella tekevä Joona-Pekko Kakko tarkentaa.

Fononien dispersion hallinta on olennaisen tärkeää pyrittäessä parantamaan nanomittakaavan komponenttien lämmönpoistoa, josta on tullut suurin este mahdollisuuksille pienentää niiden kokoa edelleen. Dispersiota voidaan hyödyntää myös pyrittäessä parantamaan termosähköisen tuotannon tehokkuutta. Tällöin lämmönjohtavuuden pienentäminen fononien avulla hyödyttää termosähköisiä laitteita, jotka tuottavat sähköä käyttämällä lämpötilaeroa puolijohteissa.

"Vuosien ajan ainoa ajateltavissa oleva menetelmä nanorakenteiden lämmönjohtavuuden muuttamiseen oli räätälöidä nanorakenteiden rajapintoja, jotka vaikuttavat akustisten fononien sirontaan. Osoitimme kokeellisesti, että akustisten fononien rajaaminen nanolangoissa muuttaa niiden nopeutta, mikä taas muuttaa niiden tapaa vuorovaikuttaa hiukkasten kanssa ja kykyä johtaa lämpöä. Tutkimuksemme luo uusia mahdollisuuksia pyrittäessä optimoimaan puolijohdemateriaalien lämmön- ja sähkönjohtamisominaisuuksia", kertoo tutkimusta johtanut professori Alexander Balandin.

Kalifornian Riverside-yliopiston professorin Alexander Balandinin sekä Aalto-yliopiston professorin Harri Lipsasen yhteistyönä tehty tutkimus on julkaistu torstaina 10. marraskuuta Nature Communications -lehdessä ilmestyneessä artikkelissa. Artikkelin otsikko on "Direct observation of confined acoustic phonon polarization branches in free-standing nanowires." Työ tehtiin osittain Aallon Energiatehokkuusohjelman Moppi-projektissa.

Linkki artikkeliin

äپٴDz:
tohtorikoulutettava Joona-Pekko Kakko
joonapekko.kakko@aalto.fi

Professori Harri Lipsanen
harri.lipsanen@aalto.fi
puh 050 4339 740

  • äٱٳٲ:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Henkilö koskettaa suurta kiveä tiilirakennuksen edessä, sinisen taivaan alla.
Kampus, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Glitch-teos haastaa näkemään taiteen eri valossa

Laura Könösen veistos paljastettiin 14.10. Otaniemen kampuksella.
Moderni rakennus, jossa värikäs laatoitettu julkisivu, jossa integroitu aurinkopaneeli. Taivas on kirkas ja vaaleansininen.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Hiilipohjaiset radikaalit ovat tulevaisuuden aurinkokennoteknologiaa

Kansainvälisen tutkimusryhmän löydös on merkittävä askel kohti kevyitä, joustavia ja energiatehokkaita aurinkokennoja.
Joukko kerääntynyt moderniin rakennukseen isojen ikkunoiden ja puisten yksityiskohtien kanssa, seuraa puhujaa lavalla.
Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Aalto ARTS viestii verkostolleen uudella uutiskirjeellä ja avaa keskustelua LinkedInissä

Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulu on käynnistänyt uuden Friends of Aalto ARTS -uutiskirjeen sekä avannut oman LinkedIn-sivun.
Mies tummansinisessä paidassa ja mustissa housuissa nojaa ruskeaan kalliomuurin seinään takan lähellä, jossa on kynttilöitä.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Endurance ei ollutkaan aikansa vahvin laiva ja sen puutteet olivat tiedossa – tutkimusmatkailija Shackletonin aluksen uppoamisesta paljastui uutta tietoa

Uusi tutkimus osoittaa, että tutkimusmatkailija Ernest Shackletonin kuuluisa Endurance-alus ei ollut rakenteellisesti riittävän kestävä ahtojäiden puristukseen. Shackleton myös tiesi aluksen puutteista ennen huonosti päättynyttä matkaansa Etelämantereelle.