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Nanotubes : nouvelle théorie sur la dissipation de chaleur

ActualitéClassé sous :physique , nanotube , dissipation de la chaleur

Une théorie analysant la dissipation de chaleur due au passage d'un courant électrique dans un nanotube vient d'être publiée par une équipe de l'Université de l'Illinois (USA).

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Les conclusions du travail remettent en question le comportement balistique des électrons qui transportent le courant le long d'un nanotube. Du fait de la dimension nanométrique et de l'unidimensionnalité de ces objets, il était couramment postulé que le transport des électrons se faisait sans diffusion par les atomes de carbone.

Cependant, même si les nanotubes ont une conductivité nettement supérieure à celle du cuivre, ils possèdent une résistance électrique et s'échauffent donc par effet Joule. Le modèle montre qu'aux fortes densités de courant, la dissipation de chaleur due aux collisions phonons - électrons peut conduire à la destruction thermique du nanotube.

L'étude montre que les nanotubes les plus courts dissipent mieux la chaleur qui s'évacue préférentiellement par les extrémités. La température la plus élevée est toujours obtenue au milieu du nanotube. Les chercheurs concluent que l'énorme densité de courant que peut supporter un nanotube court (109-1010 A/cm2, soit plus de 1000 fois que le cuivre) n'est pas le fait d'un transport balistique, mais résulte plutôt d'une dissipation efficace de la chaleur.

Ces résultats théoriques, appuyés par des mesures expérimentales, sont des donnés utiles dans l'optique de l'intégration de nanotubes dans des circuits électroniques où la puissance thermique dégagée est un paramètre critique.

En parallèle, le NIST en coopération avec la George Washington a mis au point un programme de simulation de la résistivité de fils de cuivre de dimension tendant vers le nanomètre (en tenant compte de la dispersion électronique à la surface et aux bords des grains). Ce travail est publié dans Microelectronics Reliability.

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