Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Физики из США и Франции провели измерения коэффициента теплопроводности однослойного графена на подложке из диоксида кремния
Графеновая электроника существует пока только в проектах, но материал уже сейчас можно использовать для отвода тепла от традиционных кремниевых элементов.
Графен на полоске диоксида кремния (иллюстрация авторов работы).
Об этом свидетельствуют результаты недавних измерений коэффициента теплопроводности «подвешенного» графена, который при комнатной температуре достигал 3 000–5 000 Вт•м-1•К-1. Такое значение превосходит показатели алмаза — прекрасного проводника тепла.
На практике графен, разумеется, будет находиться не в свободном состоянии, а в контакте с другими материалами. Авторы решили выяснить, как изменится коэффициент теплопроводности графена, расположенного на подложке из SiO2 — одного из наиболее популярных в микроэлектронике диэлектриков. Расположив образцы, отщепленные от куска графита, на тонких полосках диоксида кремния, ученые измерили интересовавшую их величину, после чего графен удалили, а измерения провели заново. Разность двух полученных значений была использована для оценки теплопроводности (в единицах Вт•К-1) графена, а коэффициент теплопроводности (в единицах Вт•м-1•К-1) рассчитали с учетом физических размеров графеновых образцов.
Как выяснилось, в таких условиях коэффициент теплопроводности снижается приблизительно до 600 Вт•м-1•К-1. Впрочем, даже эта сравнительно скромная величина дает графену преимущество над медью (400 Вт•м-1•К-1), тонкими медными (250) и кремниевыми (всего 10) пленками.
Авторы также разработали теоретическую модель, которая объясняет результаты экспериментов. Одной из основных причин уменьшения коэффициента теплопроводности оказалась «утечка» фононов — квазичастиц, квантов колебательного движения — через область контакта графена с подложкой. «Мы предполагаем, что эффекты взаимодействия с подложкой будут ослабевать по мере продвижения к верхним слоям многослойного графена, — говорит участник исследования Ли Ши (Li Shi). — Следовательно, многослойный графен должен показывать более интересные результаты, чем однослойный материал, помещенный на ту же поверхность».
Полная версия отчета опубликована в журнале Science.