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  • Diamond ilumina el rendimiento de los dispositivos electrónicos

    Si bien los diamantes pueden ser el mejor amigo de una niña, también son muy apreciados por los científicos que trabajan para mejorar el rendimiento de los dispositivos electrónicos. Dos nuevos estudios realizados en Argonne han revelado una nueva vía para que los científicos de materiales utilicen propiedades previamente inexploradas de películas delgadas de diamantes nanocristalinos.

    (PhysOrg.com) - Si bien los diamantes pueden ser el mejor amigo de una niña, también son muy apreciados por los científicos que trabajan para mejorar el rendimiento de los dispositivos electrónicos.

    Dos nuevos estudios realizados en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. Han revelado una nueva vía para que los científicos de materiales utilicen propiedades previamente inexploradas de películas delgadas de diamantes nanocristalinos. Si bien las propiedades de las películas delgadas de diamante se conocen relativamente bien, el nuevo descubrimiento podría mejorar drásticamente el rendimiento de ciertos tipos de circuitos integrados al reducir su "presupuesto térmico".

    Por décadas, Los ingenieros han buscado construir dispositivos electrónicos más eficientes reduciendo el tamaño de sus componentes. En el proceso de hacerlo, sin embargo, los investigadores han llegado a un "cuello de botella térmico, ", dijo la nanocientífica de Argonne Anirudha Sumant.

    En un cuello de botella térmico, el exceso de calor generado en el dispositivo provoca efectos indeseables que afectan su funcionamiento. "A menos que encontremos formas innovadoras de absorber el calor de nuestros dispositivos electrónicos, estamos bastante atascados con este cuello de botella, "Sumant explicó.

    Las propiedades térmicas inusualmente atractivas de las películas delgadas de diamante han llevado a los científicos a sugerir el uso de este material como un disipador de calor que podría integrarse con varios materiales semiconductores diferentes. Sin embargo, las temperaturas de deposición de las películas de diamante suelen superar los 800 grados Celsius, aproximadamente 1500 grados Fahrenheit, lo que limita la viabilidad de este enfoque.

    "El nombre del juego es producir películas de diamantes a la temperatura más baja posible. Si puedo hacer crecer las películas a 400 grados, me permite integrar este material con una amplia gama de otros materiales semiconductores, "Dijo Sumant.

    Mediante el uso de una nueva técnica que alteró el proceso de deposición de las películas de diamante, Sumant y sus colegas del Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne pudieron reducir la temperatura a cerca de 400 grados Celsius y ajustar las propiedades térmicas de las películas de diamante controlando su tamaño de grano. Esto permitió la eventual combinación del diamante con otros dos materiales importantes:grafeno y nitruro de galio.

    Según Sumant, El diamante tiene propiedades de conducción de calor mucho mejores que el silicio o el óxido de silicio, que se utilizaban tradicionalmente para la fabricación de dispositivos de grafeno. Como resultado de una mejor eliminación del calor, Los dispositivos de grafeno fabricados con diamante pueden soportar densidades de corriente mucho más altas.

    En el otro estudio, Sumant utilizó la misma tecnología para combinar películas delgadas de diamante con nitruro de galio, que se utiliza ampliamente en dispositivos emisores de luz (LED) de alta potencia. Después de depositar una película de diamante de 300 nm de espesor sobre un sustrato de nitruro de galio, Sumant y sus colegas notaron una mejora considerable en el rendimiento térmico. Debido a que una diferencia dentro de un circuito integrado de solo unos pocos grados puede causar un cambio notable en el rendimiento, llamó a este resultado "notable".

    "El vínculo común entre estos experimentos es que estamos encontrando nuevas formas de disipar el calor de manera más eficaz con menos energía, cual es la clave, ", Dijo Sumant." Estos procesos son cruciales para la industria, ya que buscan formas de superar los límites convencionales en los circuitos semiconductores y perseguir la próxima generación de electrónica ".

    Los resultados de los dos estudios se informaron en Nano letras y Materiales funcionales avanzados . Ambos estudios se llevaron a cabo en colaboración con el profesor Alexander Balandin de la Universidad de California-Riverside y sus estudiantes graduados Jie Yu, Guanxiong Liu y el Dr. Vivek Goyal, un doctorado reciente. graduado.

    La financiación de la investigación realizada en el Centro de Materiales a Nanoescala fue proporcionada por el programa de Ciencias Energéticas Básicas de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.


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