Революционная методика термометрии выявляет наноразмерные горячие точки в электронных устройствах

Электроника и датчики INSIDER

ВНУТРИ К ПРОВОДУ:исследователи из Рочестера продемонстрировали свои методы термометрии сверхвысокого разрешения на конструкции электрического нагревателя, которую команда разработала для создания резких температурных градиентов. (Изображение:Рочестерский университет/Дж. Адам Фенстер)

Когда электронные устройства, такие как ноутбуки или смартфоны, перегреваются, они в основном страдают от проблемы наномасштабной теплопередачи. Выявление источника этой проблемы может быть похоже на попытку найти иголку в стоге сена.

«Строительными блоками нашей современной электроники являются транзисторы с наноразмерными характеристиками, поэтому, чтобы понять, какие части перегреваются, первым шагом является получение подробной температурной карты», — сказала Андреа Пикель, доцент кафедры машиностроения Рочестерского университета и ученый из Лаборатории лазерной энергетики. «Но для этого вам нужно что-то с наноразмерным разрешением».

Существующие методы оптической термометрии непрактичны, поскольку имеют фундаментальные ограничения на пространственное разрешение, которого они могут достичь. Итак, Пикель и ее доктор наук в области материаловедения. Студенты Цзыян Йе и Бенджамин Харрингтон разработали новый подход для преодоления этих ограничений, используя методы оптической флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения, получившие Нобелевскую премию по химии, используемые в биологических визуализациях. В новом выпуске Достижения науки В исследовании исследователи описывают свой процесс картирования теплопередачи с помощью люминесцентных наночастиц.

Применяя высоколегированные апконвертирующие наночастицы к поверхности устройства, исследователи смогли достичь термометрии сверхвысокого разрешения на наноуровне на расстоянии до 10 миллиметров. По словам Пикеля, в мире микроскопии сверхвысокого разрешения это расстояние чрезвычайно велико, а методы биологической визуализации, которые они использовали для вдохновения, обычно работают на расстоянии менее одного миллиметра.

Пикель говорит, что, хотя методы биологической визуализации дают большое вдохновение, их применение в электронике столкнулось со значительными трудностями, поскольку они задействуют такие разные материалы. «Наши требования сильно отличаются от требований биологов, потому что они изучают такие вещи, как клетки и материалы на водной основе», — сказала она. "Часто между линзой объектива и образцом может находиться жидкость, такая как вода или масло. Это отлично подходит для биологических изображений, но если вы работаете с электронным устройством, это последнее, что вам нужно".

В документе демонстрируется метод с использованием конструкции электрического нагревателя, которую команда разработала для создания резких температурных градиентов, но Пикель говорит, что их метод может использоваться производителями для улучшения широкого спектра электрических компонентов. Для дальнейшего улучшения процесса команда надеется снизить используемую мощность лазера и усовершенствовать методы нанесения слоев наночастиц на устройства.

Источник