Medición y Modelamiento del Aumento de la Conductividad Térmica del SiO2 debido a la Propagación de Ondas Electromagnéticas Superficiales
Jose Ordonez-Miranda1*, Laurent Tranchant2, Sebastian Volz3
1 Institut Pprime, CNRS, Boulevard Marie et Pierre Curie, F-86962 Futuroscope Chasseneuil, France
2 Department of Mechanical and Control Engineering, Kyushu Institute of Technology, 1-1 Sensui-cho,Tobata-ku, Kitakyushu 804-8550, Japan
3 Laboratoire EM2C, CNRS, CentraleSupélec, Université Paris-Saclay, Grande Voie des Vignes, 92295 Chatenay-Malabry cedex, France
Resumen
El florecimiento de la nanotecnología implica la miniaturización de dispositivos con eficiencias mejoradas y requiere una comprensión y optimización profunda de sus rendimientos térmicos. Esto es particularmente crítico en nanomateriales, los cuales experimentan una reducción de su conductividad térmica a medida que su tamaño se reduce y, por lo tanto, están expuestos a un sobrecalentamiento. Sin embargo, la transferencia de calor en estos nanomateriales podría mejorarse mediante fonones-polaritones de superficie [1,2], los cuales son ondas electromagnéticas generadas en frecuencias del infrarrojo medio por las oscilaciones colectivas de fonones ópticos a lo largo de una interfaz entre un material polar y un dieléctrico (Fig. 1). Este incremento de energía no se entiende bien hasta la fecha y sera demostrado en este trabajo.
En esta charla, primero presentaré la naturaleza y las características de fonones-polaritones de superficie implicados en la propagación de calor a lo largo de la interfaz de películas delgadas de SiO2 suspendidas en aire, y cuantificaré teóricamente el aumento de su conductividad térmica a medida que se reduce su espesor. En la segunda parte, presentaré el proceso de nanofabricación para producir estas películas con espesores tan pequeños como 20 nm y presentaré los valores de sus conductividades térmicas medidas con los métodos de 3w y transient grating. Estas mediciones experimentales concuerdan entre sí, son consistentes con las predicciones teóricas y muestran conductividades térmicas más altas para las películas más delgadas. Estos resultados obtenidos podrían tener grandes aplicaciones en la gestión térmica de electrónica, fonónica y fotónica a nanoescala.