Ученые Массачусетского технологического института предупреждают, что с повышением плотности транзисторов в микропроцессорах риск их перегревания может серьезно возрастать вследствие электрон-фононного взаимодействия. Прежде роль этого явления в предотвращении рассеяния тепла недооценивалась.
Фононы — квазичастицы, выражающие кванты колебаний кристаллической решетки вещества. Как показали эксперименты с лазерным измерением электрон-фононных взаимодействий в тончайшей кремниевой подложке, с повышением концентрации электронов в кремнии они начинают рассеивать фононы, препятствуя отведению тепла. Ученые подсчитали, что эффект выраженно проявляется при концентрации электронов 1019 на см3, что соответствует некоторым современным транзисторам, а при 1021 на см3 способность материала рассеивать тепло может снижаться на 50%. В МТИ отмечают, что ранее это явление игнорировали, предполагая, что тепло рассеивается хуже из-за примесей в кремнии.
С другой стороны, добавляют ученые, тот же эффект можно использовать в термоэлектрических генераторах: при большем разбросе фононов можно добиться снижения утечки тепла, и, соответственно, улучшения характеристик выработки электричества.