Nanotubes : nouvelle théorie sur la dissipation de chaleur

Les conclusions du travail remettent en question le comportement balistique des électrons qui transportent le courant le long d'un nanotubenanotube. 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 cuivrecuivre, ils possèdent une résistance électriquerésistance électrique et s'échauffent donc par effet Jouleeffet Joule. Le modèle montre qu'aux fortes densités de courant, la dissipation de chaleurchaleur due aux collisions phononsphonons - 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 NISTNIST en coopération avec la George Washington a mis au point un programme de simulation de la résistivitérésistivité de fils de cuivre de dimension tendant vers le nanomètrenanomètre (en tenant compte de la dispersion électronique à la surface et aux bords des grains). Ce travail est publié dans Microelectronics Reliability.