Исследовательская группа из Инженерной школы им. Генри Самуэли Калифорнийского университета (США) выяснила, что металлический нитрид тантала в тета-фазе проводит тепло почти в три раза эффективнее, чем медь или серебро — лучшие традиционные теплопроводящие металлы.
Как отмечают ученые, по мере стремительного развития технологий искусственного интеллекта требования к отводу тепла доводят обычные металлы, такие как медь, до предела их возможностей, а глобальная зависимость от меди в чипах и ускорителях ИИ становится серьезной проблемой. Новое исследование показывает, что тета-фаза нитрида тантала может стать принципиально новой и более совершенной альтернативой для достижения более высокой теплопроводности, которая поможет в разработке термоматериалов следующего поколения.
Эффективное рассеивание тепла в значительной степени ограничено внутренними механизмами, которые снижают теплопроводность металлических материалов, таких как медь, примерно до 400 Вт на метр Кельвина. Это ограничение, по мнению исследователей, позволит преодолеть монокристаллический θ-фазный нитрид тантала (θ-TaN).
Согласно теоретическому моделированию, нитрид тантала в тета-фазе может обладать необычайно высокой теплопроводностью благодаря своей уникальной структуре, в которой атомы тантала чередуются с атомами азота в гексагональном порядке.
Эффективность материала была подтверждена различными методами, в том числе рентгеновским рассеянием на синхротроне и сверхбыстрой оптической спектроскопией. Измерения выявили чрезвычайно слабые электрон-фононные взаимодействия в θ-TaN, благодаря которым тепло передается гораздо эффективнее, чем в обычных металлах.
По словам исследователей, помимо микроэлектроники и аппаратного обеспечения для ИИ, это открытие может повлиять на широкий спектр технологий, которые все больше зависят от температуры, включая центры обработки данных, аэрокосмические системы и новые квантовые платформы.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые создали материал с управляемой теплопроводностью.
