AUMENTO DEL TRANSPORTE DE CALOR MEDIANTE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS SUPERFICIALES

Abstract

Como es conocido, la conductividad térmica de una película delgada generalmente disminuye a medida que su espesor se reduce a través de valores nanométricos (Liu & M. Asheghi, 2006); esto genera el sobrecalentamiento y la reducción de la vida útil de procesadores y otros componentes electrónicos (Pop, 2010). Sin embargo, dado que las películas más delgadas tienen mayores cocientes área/volumen, los predominantes efectos superficiales en nanopelículas permiten el transporte de energía térmica no solo dentro de sus volúmenes, sino también a lo largo de sus interfaces. En nanopelículas polares, este transporte superficial es impulsado por fonones-polaritones de superficie, los cuales son ondas electromagnéticas generadas por el acoplamiento de fonones y fotones a lo largo de sus superficies. Modelos teóricos predicen que estos polaritones pueden contribuir significativamente a la conductividad térmica en el plano de películas de SiO con espesores menores a 200 nm (Chen et al., 2005; Ordonez- 2 Miranda et al., 2013). En el presente trabajo demostramos experimentalmente este aumento de la conductividad térmica, mediante las técnicas 3 y rejilla transitoria. Los resultados medidos a través de estas dos técnicas son consistentes y muestran que la conductividad térmica en el plano de una película de SiO de 20 nm de espesor a 2 temperatura ambiente es el doble de su contraparte debida a fonones solamente. Mediciones adicionales de la difusividad térmica de películas de SiO revelan que esta propiedad térmica también aumenta para películas más 2 delgadas, de tal manera que la relación (conductividad térmica)/(difusividad térmica) = capacidad calorífica volumétrica se mantiene independiente del espesor de la película. Los resultados experimentales obtenidos aquí abren una nueva vía para desarrollar nanomateriales térmicamente conductores útiles para una refrigeración electrónica eficiente.