米国エネルギー省、アルゴンヌ国立研究所は最近、２つの研究を行いました。 それは、以前不明だったナノ結晶ダイアモンド薄膜の特質を使って、素材の新しい道筋を科学者達に示すものでした。 新しい発見は、様々なタイプの集積回路に於いて、熱処理時間の低減を可能にし、そのパフォーマンスを画期的に改善するものでした。 アルゴンヌのナノ科学者、アニューダ・スマント氏によると、何十年も電子機器の部品のサイズを小さくし、効率を良くする事を試みてきましたが、そのプロセスの間、「サーマル・ボトルネック」に到達していました。 サーマルボトルネックで機器が発生させる過度の熱によって引き起こされる、好ましくない効果がパフォーマンスに再び影響を与えます。 画期的な方法が見つかるまでは、熱を吸収する為に、このボトルネックに行き詰ってしまいます。
不思議な事に、ダイアモンド薄膜は興味深い熱の特性を持っていて、様々な半導体素材と組み合わせることが出来るヒートシンクとして、この素材を使うよう科学者達を導いています。 ただ一つ限界があるのは、ダイアモンド薄膜の蒸着温度は通常８００℃を超えるという事です。 実際に４００℃でダイアモンド薄膜を作ることが出来て、それが可能なら、全ての範囲で他の半導体素材と、この素材を統合させることが出来ます。
そうする為に、ナノスケール物質を研究するアルゴンヌセンターのスマントと同僚は、ほぼ４００℃に温度を下げる新しい技術を使って、その粒子のサイズを操作する事で熱の特質を調整しました。 その結果、ダイアモンドと２つの重要な他の素材、窒化ガリウムとグラフェンを組み合わせることが可能になりました。 それまでグラフェンを作るためにシリコンが使われていましたが、現在は、高密度の流れを維持する事が出来るグラフェン装置を作る為に、ダイアモンドを使ってグラフェンを作っています。
この研究では、高出力発光素子(ＬＥＤ)で広く利用されている窒化ガリウムと、ダイアモンド薄膜を組み合わせる為に、同じ技術が使われています。 実験の間、３００ナノメートルのダイアモンド薄膜が窒化ガリウム基板に堆積された時、スマントと同僚が気付いたのは、彼が注目に値するとした改善でした。 集積回路内の僅か数度の違いが熱性能をかなり改善したのです。
業界にとって重要であるこのプロセスは、共通のリンクやこれらの実験を行う訳は、半導体回路の従来の限界を克服し、少ないエネルギーで熱を放散できる、新しい効果的な方法を探し、そして次世代の電子機器を追及する事です。
Via: Anl
