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Winzige Kristalle kühlen Mikrochip

Von Rainer Scharf

Neuartige thermoelektrische Kühlelemente für elektronische Mikrochips sind von Wissenschaftlern der University of California in Santa Barbara entwickelt worden. Sie lassen sich platzsparend direkt in einen elektrischen Schaltkreis integrieren ("Applied Physics Letters", Bd. 78, S. 1580). Herkömmliche Elemente, mit denen Mikrochips, aber vor allem Laserdioden gekühlt werden, müssen nachträglich auf das Halbleitersubstrat montiert werden. Thermoelektrische Kühlelemente leiten die im Chip entstehende Wärme mittels elektrischer Ströme ab. Die "Mikrokühler" kann man mit dem Verfahren der Molekularstrahlepitaxie direkt als winzige Kristalle auf dem Siliziumsubstrat wachsen lassen, wodurch ein direkter Kontakt mit der Oberfläche entsteht. Die nur 40 Mikrometer großen Kristalle sind ein Gemisch aus Silizium, Germanium und Kohlenstoff. Ihre Struktur fügt sich Atom für Atom an die Siliziumoberfläche des Halbleiterbauelements an. Dadurch lassen sie sich gezielt auf jene Stellen setzen, die beim Betrieb des Chips besonders heiß werden. Mit der neuen Technik kann die Temperatur von Halbleiteroberflächen um bis zu sieben Grad Celsius verringert werden. Das reicht zwar für eine kommerzielle Nutzung noch nicht aus. Berechnungen zeigen aber, daß eine Kühlung um einige Dutzend Grad möglich sein sollte. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 28.3.2001, Nr. 74 / Seite N3

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