Mikroelektronik cihazlar küçülüp daha hızlı ve güçlü hale geldikçe ısı yönetimi de aynı ölçüde kritik bir problem olarak karşımıza çıkıyor. Bu yazıyla ısı transferi konusunda nicelik seviyesinde yeni bir bakış kazanmak ve Ultra yüksek ısıl iletkenliği olan ve pasif soğutma uygulamalarında çığır açması olası yeni bir malzemeyi tanıtmak gayesindeyiz. Bu malzemenin anamaddesi olan bor elementinin dünyada bilinen tüm rezervlerinin 3/4 üne sahip olan ülkemizde bor hakkında yapılacak çalışmaların daha da artması ümidiyle diyip başlayalım:
Tahmine dayalı ilk prensipler yaklaşımıyla Kübik III-V bor bileşiklerinin ısıl iletkenliğini hesaplayarak, Amerika Birleşik Devletlerindeki N.R.L (Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarları) ve Boston Üniversitesi araştırmacıları, Bor Arsenid (BAs)’in bilinen en iyi ısıl iletken olan elmastan bile daha üstün bir ısıl iletkenliğe sahip olduğunu keşfettiler. Bu bileşik oda sıcaklığında her birim kelvin sıcaklıkta metre başına 2000 watt gibi çok büyük ve bu anlamda elmas ve grafit gibi malzemelerden bile daha iyi bir iletkenliğe sahip.
 |
| Bor Arsenid (BAs) Gelecekte Mikroişlemcilerin Pasif Soğutulmalarında Görev Alabilir |
Elektronların ısıyı transfer etmede görev üstlendiği metallerin aksine elmas ve bor arsenid elektriksel anlamda yalıtkan özellikteki malzemeler. Bu ikilide ısı, bünyelerindeki atomların titreşimsel dalgalarıyla yani fononlarla taşınırken, ısı akışına gösterilen ve malzemenin yapısından ileri gelen direnç bu fononların birbirine çarpmasından ileri geliyor. Elmas soğutma uygulamalarında doğrudan tercih edilen bir malzeme olsa da, doğada az bulunuyor. Sentetik olarak üretimi ise çok zorlu ve uzun bir süreç almakta ayrıca üretilen malzemenin hem yüksek maliyetli hem de düşük kaliteli olması da cabası. Buna rağmen yüksek ısıl iletkenliği olan elektriksel yönden iletken malzemelerin belirlenmesi sahasında çok ilerleme sağlanmış değil.
Tarihsel bağlamda, tamamen mikroskobik ölçekte, parametresiz hesaplama yöntemlerine dayanan malzeme teknikleri, ısı transferinden daha çok electronik özellikler yönünden daha çok ilerlemiştir.
Elektronik Bilim ve Teknoloji Bölümünden fizikçi Dr. Thomas L.Reinecke “geçtiğimiz birkaç senede NRL takımının sağladığı katkılarla, mikroskobik ölçekte gerçekleşen ısı transferinde “ en başından başlayarak “ niceliksel yöntemler geliştirildi. ” dedi. Bu teknikler mikroskobik ölçekte gerçekleşen ısı transferinin daha iyi anlaşılması ve ısıl iletkenliği yüksek olan yeni malzemelerin hesaplama yöntemleri ile tahmin edilebilmesi ve geliştirilmesi yolunu açıyorlar.
Bor arsenid ile ilgili bu şaşırtıcı bulgular, elektriksel yalıtkan malzemelerin ısıl iletkenliğini tahminde sıkça kullanılan rehberlerin içermediği bir takım titreşim özelliklerinin alışılmadık şekilde etkileşiminden yola çıkılarak elde edilmiş. Tahmin yöntemlerinin neticesinde görülebildiği kadarıyla bu özellikler, belli bir frekans aralığında gözlemlenenlere kıyasla ortaya çıkma ihtimali daha düşük olan titreşimsel dalgalar arasındaki saçılmalara neden olmakta ve bu durum da aynı frekans aralığında daha büyük miktardaki ısının iletilmesini kolaylaştırmaktadır.
“Eğer bu heyecan verici sonuçlar deneyler deneysel ortamda da yüzde yüz doğrulanabilecek olursa, bor arsenid kullanılarak yapılacak olan pasif soğutma uygulamalarında çok büyük ve yeni fırsatlar ortaya çıkacak. Bu, aynı zamanda yeni yüksek iletkenlikli malzemelerin belirlenmesi sürecinde rehberlik edecek teorik çalışmaların oynadığı önemli rolü gösterecek. ” şeklinde ekliyor Reinecke.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder