Generalized Hydrodynamic Heat Transport in Semiconductors

Tesi d’estudis: Tesi doctoral

Resum

La tesis presenta una descripció unificadora d'una varietat d'experiments de transport tèrmic a la micro i nano escala en semiconductors com el silici o el germani. S'utilitza un model de transport de calor hidrodinàmic per predir la resposta no difusiva de sistemes complexes en situacions de rellevància tecnològica, com el procés de refredament d'un component electrònic alliberant calor cap a un substrat semiconductor. El model no utilitza paràmetres d'ajust en funció de la geometria, sinó que utilitza paràmetres calculats des de primers principis. Els efectes de mida petita o alta freqüència es capturen a través de condicions de contorn específiques i, per tant, el model és una eina útil pel disseny de dispositiu micro electrònics. Degut a que la descripció hidrodinàmics pel silici no és el mètode convencional, en aquesta tesis es posa especial èmfasis en determinar l'aplicabilitat del model en múltiples experiments de manera unificadora. Com a resultat, s'identifiquen fenòmens no difusius com la propagació del segon so en camps tèrmics fluctuants en germani o múltiples temps de relaxació en l'evolució tèrmica d'escalfadors nano estructurats en silici. A més, la descripció hidrodinàmica es compara amb altres models moderns per descriure els mateixos experiments, i es proporciona un resum de les eines teòriques necessàries (la termodinàmica de no equilibri i la teoria cinètica). Utilitzant les evidències experimentals que s'aporten, es conclou que el model hidrodinàmic té capacitat predictiva de la resposta tèrmica de materials com el silici a la nano escala dins d'un cert rang d'aplicabilitat.

Data del Ajut28 de set. 2021
Idioma originalEnglish
SupervisorFrancisco Javier Bafaluy Bafaluy (Director/a) & Francesc Xavier Alvarez Calafell (Director/a)

Com citar-ho

'