 Трехмерные структуры нитрида бора могут стать подходящим материалом, чтобы удерживать небольшую электронику в прохладном состоянии, по мнению ученых в Университете Райса. Исследователи завершили первый теоретический анализ того, как трехмерный нитрид бора может быть использован в качестве перестраиваемого материала, чтобы контролировать поток тепла в таких устройствах.
В своей двумерной форме, гексагональный нитрид бора, или "белый графен", выглядит как форма углерода толщиной в один атом, известного как графен. Одна из хорошо изученных разниц заключается в том, что гексагональный нитрид бора является естественным изолятором, в то время как графен позволят электричеству свободно проходить.
Но, как и графен, гексагональный нитрид бора является хорошим проводником тепла, что может быть количественно выражено в виде фононов. Таким образом, нитрид бора может использоваться для контроля теплового потока.
Обычно во всей электроники очень желательно, чтобы тепло выводились из системы так быстро и эффективно, насколько это возможно Один из недостатков в электронике, особенно при наличии слоистых материалов на подложке, является то, что тепло очень быстро движется в одном направлении, вдоль проводящей плоскости, но не так хорошо от слоя к слою. Несколько сложенных слоев графена является хорошим примером этого.
Тепло также баллистически перемещается по плоским поверхностям нитрида бора, но моделирование показало, что трехмерные структуры плоскостей гексагонального нитрида бора, связанные с нанотрубками нитрида бора, могут перемещать фононы во всех направлениях, будь то в плоскости или по плоскостям.
Исследователи рассчитали, как фононы протекают через четыре таких структуры с нанотрубками различной длины и плотности. Они обнаружили, что переходы колонн и плосткостей действовали как желтые светофоры, не останавливая, но значительно замедляя поток фононов от слоя к слою. И длина, и плотность столбов влияли на тепловой поток: короткие столбы с большим количеством замедляли проводимость, в то время как более длинные столбы представляли меньше барьеров и, таким образом, ускоряли процессы проводимости.
В то время как исследователи уже сделали переходы графеновых / углеродных нанотрубок, подобные переходы для материалов нитрида бора могут быть такими же многообещающими. Учитывая изоляционные свойства нитрида бора, они могут включать и дополнять создание трехмерной наноэлектроники на основе графена.
«Этот тип трехмерной системы теплового управления может открыть возможности для тепловых реле, или тепловых выпрямителей, где тепло проходящее в одном направлении, может быть различным от тепла в обратном направлении. Это может быть сделано путем изменения формы материала или изменения его массы для создания переключателя. Тепло будет преимущественно стремиться идти в одну сторону, но в обратном направлении оно будет перемещаться медленнее.
|
