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化学温度计使温度达到纳米级

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-16 】 点击次数:
电子部件的小型化及其集成密度的增加大大增加了热流,从而可能导致过热。但是测量这些纳米事件很困难,因为常规解决方案(例如红外热成像)无法在微米级以下工作。
硅基板上金纳米线的温度图,通过红外热成像(上图)和自旋交叉表面温度计(下图)获得的焦耳,通过施加7 mA电流进行焦耳加热。尽管由于低的热和空间分辨率,红外中的热量仍然无法检测到,但使用基于SCO的温度计可以很好地解决温度分布问题,这揭示了由于组件故障而引起的“热点”。图片来源:Ridier等。
来自两个CNRS实验室(配位化学实验室和系统分析与体系结构实验室)的科学家研究小组建议通过使用称为自旋交叉(SCO)分子的一系列化学化合物的双稳态特性进行测量。它们存在两种具有不同物理性质的电子状态,并且在吸收或失去能量时可以从一种转换为另一种。例如,其中一些根据温度改变颜色。
 
一旦以薄膜形式沉积在电子元件上,SCO分子的光学特性就会随温度而变化,从而使该化学温度计能够建立微电子电路表面的纳米级热图。但是,这些SCO分子膜的主要特征实际上是其独特的稳定性:即使在环境空气和高温(高达230摄氏度)下进行了超过一千万次的热循环后,分子的特性仍保持不变。
 
这项创新克服了SCO分子的主要障碍,即易疲劳性,或在从一种电子状态多次转换到另一种电子状态后,其特性经常被改变的事实。它很快将用于微电子行业,以探测局部热过程,从而改善未来器件的设计。
 

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