Avances para disipar el calor en semiconductores

Un equipo internacional de científicos dirigidos por la Universidad de California, ha encontrado un nuevo método para disipar el calor en dispositivos electrónicos, uno de los mayores problemas para seguir mejorando la potencia, estabilidad y tamaño de los chips.

Controlar el flujo de calor en los materiales semiconductores es un desafío importante en el desarrollo de chips de computadora más pequeños y rápidos o en múltiples campos como paneles solares de alto rendimiento, láseres y dispositivos biomédicos.

En ordenadores personales, el sobrecalentamiento es un fenómeno que afecta directamente al buen funcionamiento de nuestro equipo. Provoca errores, pérdida de datos, bloqueos, reinicios y/o apagados, reduce la vida útil de los componentes y en casos extremos daños irreparables a algunos de ellos.

El calor y sus consecuencias que hemos visto recientemente en el SoC Snapdragon 810 o sin ir tan lejos en el incendio y explosión de los Note 7, es un gran problema en la electrónica actual y su prevención comienza a una escala muy inferior, comenzando por el control de la dispersión de los fonones, la cuasipartícula que tiene lugar en redes cristalinas como la red atómica de un sólido y que constituyen el proceso primario por el cual se genera la conducción de calor.

Su control es crucial para mejorar la eliminación del calor de los dispositivos electrónicos a nanoescala o la eficiencia de la generación de energía termoeléctrica. Y a ello se ha dirigido la investigación en California, cuyo equipo ha utilizado nanocables semiconductores de arseniuro de galio y una técnica de imagen de espectroscopia de dispersión de la luz Brillouin-Mandelstam (BMS) para estudiar el movimiento de los fonones a través de las nanoestructuras cristalinas.

Al cambiar el tamaño y la forma de las nanoestructuras de arseniuro de galio, los científicos fueron capaces de alterar el espectro de energía y la dispersión de estos fonones. La investigación es muy técnica y se nos escapan los detalles pero dicen se trata de una forma de «confinamiento espacial» que es la primera vez que se emplea y que- según los investigadores- puede ser de gran utilidad para «ajustar las propiedades térmicas y electrónicas de los materiales semiconductores».

El resultado práctico tiene premio: chips más pequeños, rápidos y estables.