十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app的物理学Research人员最近在该杂志上发表了一项Research 科学 这描述了他们在实验室中培养的砷化硼晶体的高导热性. 左起:Research作者刘晓原博士. 吕冰博士. 盛李.
如果你的笔记本电脑或手机在玩了几个小时的视频游戏或同时运行了太多的应用程序后开始感到温暖, 这些设备确实在发挥作用.
将热量从计算机内部电路传输到外部环境至关重要:过热的计算机芯片会使程序运行速度变慢或冻结, 完全关闭设备，否则将造成永久性损坏.
随着消费者的需求越来越小, 更快，更强大的电子设备，吸收更多的电流，产生更多的热量, 热管理问题正达到瓶颈. 以目前的技术, 由内而外散发的热量是有限的.
十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app的Research人员及其在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和休斯顿大学的合作者创造了一个潜在的解决方案, 描述在 网上发表的Research报告 在7月5日的杂志上 科学.
Dr. Bing Lv (发音为“love”) 自然科学与数学学院 达拉斯德州大学, 他的同事们制造了一种叫做砷化硼的半导体材料晶体，这种材料具有极高的导热性, 描述材料传热能力的一种特性.
十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app的Research人员及其合作者创造了具有高导热性的砷化硼微小晶体，并对其进行了表征.
“对于依赖计算机芯片和晶体管的行业来说，热管理非常重要,吕说, 该Research的通讯作者. “高性能, 小型电子产品, 十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app不能用金属散热，因为金属会引起短路. 十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app不能使用冷却风扇，因为它们占用空间. 十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app需要的是一种廉价的半导体，它也能散发大量的热量.”
今天的大多数计算机芯片都是由硅元素制成的, 一种晶体半导体材料，能充分地散热. 但硅, 与其它冷却技术相结合集成到设备中, 只能处理这么多.
金刚石的导热性是已知最高的, 约2,每米开尔文200瓦, 相比之下，硅的功率为每米开尔文150瓦. 虽然金刚石偶尔也被用于要求苛刻的散热应用, 天然钻石的成本和人造钻石薄膜的结构缺陷使得这种材料在电子产品中的广泛应用不切实际, Lv说.
2013年，波士顿学院和海军Research实验室的Research人员发表了一项Research 预测 砷化硼的散热性能可能和金刚石一样好. 2015年，Lv和他在休斯顿大学的同事 成功地生产 这种砷化硼晶体, 但这种材料的导热性相当低, 大约每米开尔文200瓦.
从那时起, Lv在德州大学达拉斯分校的工作重点是优化晶体生长过程，以提高材料的性能.
“过去三年，十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app一直在进行这项Research, 现在导热系数达到了1,000瓦每米开尔文, 在散装材料中仅次于钻石的是什么,吕说.
“我认为砷化硼在电子学的未来有很大的潜力. 它的半导体特性与硅非常相似, 这就是为什么在半导体器件中加入砷化硼是理想的.”
Dr. Bing Lv,
物理学助理教授
吕博士曾与博士后Research助理. 盛李, 该Research的共同主要作者, 物理学博士生刘小元, 也是一名Research作者, 利用一种叫做化学蒸汽传输的技术来制造高导热晶体. 原料——硼和砷元素——被放置在一个一端是热的另一端是冷的房间里. 在室内, 另一种化学物质将硼和砷从热端输送到冷端, 元素在哪里结合形成晶体.
“要从十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app之前的每米开尔文200瓦的结果跃升到1,000瓦每米开尔文, 十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app需要调整许多参数, 包括十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app开始使用的原材料, 燃烧室的温度和压力, 甚至包括十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app使用的管道类型以及十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app如何清洁设备,吕说.
Dr. 大卫·卡希尔 和 Dr. Pinshane黄的 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Research小组在目前的工作中发挥了关键作用, 通过最先进的电子显微镜Research砷化硼晶体中的缺陷，并测量十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app生产的非常小的晶体的导热性.
“十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app使用伊利诺斯州过去十几年来开发的一种名为'时域热反射'或TDTR的方法来测量热导率,卡希尔说。, 材料科学与工程系教授兼系主任，也是该Research的通讯作者. “TDTR使十大菠菜软件-体育菠菜app推荐-排行榜app能够在广泛的条件下测量几乎任何材料的导热性，这对这项工作的成功至关重要.”
热在砷化硼和其他晶体中的消散方式与材料的振动有关. 当晶体振动时, 这种运动产生了称为声子的能量包, 哪些可以被认为是携带热量的准粒子. 吕教授说，砷化硼晶体的独特特性——包括硼原子和砷原子之间的质量差异——有助于声子更有效地离开晶体.
“我认为砷化硼对电子的未来有很大的潜力，”吕说. “它的半导体特性与硅非常相似, 这就是为什么在半导体器件中加入砷化硼是理想的.”
吕说，虽然砷元素本身对人体是有毒的, 一旦与砷化硼这样的化合物结合, 这种材料变得非常稳定和无毒.
下一步的工作将包括尝试其他工艺来改善这种材料的生长和性能，以用于大规模应用, Lv说.
这项Research得到了海军Research办公室和空军科学Research办公室的支持.