跳到主要内容

话题

聚合物

聚合物

基于聚合物的绝缘体可以帮助维持摩尔’s law

06 May 2021 Isabelledumé.
帕特里克霍普金斯和Ash Giri
帕特里克霍普金斯,左手和灰Giri,UVA机械和航空工程校友和前UVA高级科学家。 (礼貌:Tom Cogill,UVA Engineering)

一种基于聚合物的绝缘体,其传导热阱并具有超级介电常数 - 在相同结构中看到的两个性质 - 可以帮助消散计算机芯片中的废热。新材料在下一代集成电路中特别有益于小于10nm的组件,其每单位面积产生比当前技术更容易管理的更多的热量。

具有小介电常数的材料,称为“低 - k“电介质,对于最小化计算机芯片上的晶体管之间的电串扰是至关重要的。然而,所有已知的电介质都具有低的导热率,这意味着它们无法有效地消散废热。由于芯片变小,因此不仅在给定区域中有更多的发热晶体管而变得恶化,它们也更靠近在一起,这使得热量更难以逸出。

2D共价有机框架

近年来,研究人员已经搜索了k 可以处理更苛刻的芯片环境的介质。二维共价有机框架(COF)是由于其高度多孔结构和相对高的热导体的承诺类材料。这些性质使它们与常规聚合物不同,因为它们具有低密度并且在高温下机械稳定。

缺点是这些材料通常以多晶,不溶性粉末的形式产生,其物理性质非常难以表征。为了克服这一挑战,研究人员使用诸如直接生长,去角质和界面聚合的技术制造了COF作为薄膜。遗憾的是,所有这些技术都产生污染COF粉末的结晶膜。

高品质的电影

研究人员领导 帕特里克霍普金斯弗吉尼亚大学威廉·迪奇特尔西北大学 现在通过生产通过聚合物片材(硼酸酯)连接的高质量晶片级2D COF薄膜来克服这个障碍物只有一个原子厚。它们在其模板胶体合成技术中使用的丁腈共同溶剂防止COF粉末沉淀出悬浮液并污染结晶膜。重要的是,膜的性质可以通过用纳米级精度分布在特定架构中的纸张来控制 - 使用传统技术制造的材料不可能的东西。

使用原子力显微镜,研究人员发现,所有的2D COF膜都是光滑的,结晶,小于75nm厚,并平行于它们产生的基材。这种一致的高质量使团队能够测量薄膜的热机械和光电性能,从而确认材料确实是电绝缘的。热进一步透露,尽管其低密度为1克/厘米3,该材料具有1W / m / k的高导热率以及超级介电常数 k=1.6.

研究人员,谁报告他们的工作 自然材料, 说他们的调查结果证明了2D COF的承诺,如超级k 具有理想的热管理特性的电介质。他们还注意到,最近识别出这种性质的组合 一个行业范围的报告 作为下一代集成电路的先决条件。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者