Các nhà nghiên cứu tại Đại học Purdue (Hoa Kỳ) đã thiết kế được một quy trình kỹ thuật mới phủ các sợi nano đồng bằng graphene, làm giảm trở kháng và sinh nhiệt, mang lại tiềm năng ứng dụng cho các chip máy tính và màn hình mềm dẻo.

“Các sợi nano đồng có độ có tính dẫn truyền cao là yếu tố cần thiết cho việc truyền dữ liệu và dẫn nhiệt hiệu quả trong nhiều ứng dụng như các chip bán dẫn hiệu suất cao và các màn hình hiển thị trong suốt”, nghiên cứu sinh Ruchit Mehta, hiện đang nghiên cứu cùng với Zhihong Chen, phó giáo sư lĩnh vực điện tử và công nghệ máy tính tại đại học Purdue, cho biết.

 Hiện tại, các nhà nghiên cứu đã phát triển được một kỹ thuật phủ dây dẫn bằng graphene và chỉ ra các sợi dây lai này có khả năng truyền dữ liệu nhanh hơn 15% trong khi nhiệt độ thấp hơn tối đa tới 27% so với các sợi nano đồng không phủ.

 “Đây là bằng chứng thuyết phục đối với việc cải thiện tốc độ và quản lý nhiệt bằng việc điều chỉnh công nghệ lai đồng-graphene trong các chip silicon tương lai và các ứng dụng điện tử mềm dẻo”, ông cho biết.

 Các nhà nghiên cứu và xưởng chế tạo đang nỗ lực để tạo ra các sợi dây có kích cỡ nhỏ hơn để gia tăng “mật độ đóng gói” của các thành phần điện tử trong các chip. Tuy nhiên, nếu như các  dây dẫn cần nhỏ hơn để tăng hiệu suất và dung lượng, thì việc thu nhỏ kích thước của chúng lại làm giảm khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện, điều này có thể làm cho sợi dây trở nên bị quá nóng dẫn đến hư hại. Lớp phủ graphene này có thể ngăn chặn các sợi dây đồng khỏi bị oxy hóa, duy trì mức trở thấp và giảm nhiệt lượng tỏa ra.

 Mehta cho biết: “Nếu bề mặt được phủ bằng oxit thì nhiều đặc tính dẫn nhiệt và điện của đồng sẽ bị mất đi, làm giảm hiệu suất hoạt động của chúng”.

 Các sợi dây lai đầy hứa hẹn cho các màn hình hiện thị mềm dẻo bởi vì chúng có thể dùng với số lượng rất ít, có khả năng duy trì độ trong suốt, và có thể uốn cong.

 Dây dẫn đồng thường không tốt đối với các màn hình hiển thị này bởi vì cuối cùng chúng cũng bị oxy hóa và mất khả năng làm việc. Nếu ta có thể ngăn chặn được sự oxy hóa của nó, đồng sẽ là một loại vật liệu có nhiều tiềm năng lớn”, Mehta cho biết.

 Cho đến nay, quá trình phủ sợi nano đồng bằng graphene gặp nhiều khó khăn do kỹ thuật này đòi hỏi sự đọng hơi hóa học ở nhiệt độ khoảng 1000oC, mức nhiệt này sẽ làm giảm giá trị các màng mỏng đồng và các sợi dây tiết diện nhỏ. Các nhà nghiên cứu đã phát triển thành công một phương pháp kỹ thuật có thể hoạt động ở nhiệt độ khoảng 650oC, bảo đảm các sợi dây còn nguyên vẹn, bằng cách sử dụng phương pháp có tên là lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (plasma-enhanced chemical vapor deposition-PECVD). Các sợi dây được kiểm tra có hai kích cỡ là 180 nanomet (mỏng hơn 500 lần  sợi tóc người) và 280 nanomet.

Nguồn: NASATI, ngày 19/3/2015