Comments
Description
Transcript
ペルチェ効果を用いた CPU 冷却用薄膜の開発 Thin film
CPU Thin film fabrication for Central Processing Unit cooling using Peltier effect āČ ðæ ë û Ĕ «>³l (u?6}K=Ď L) Yasuhiro HASEGAWA (Graduate school of Science and Engineering) 1. @Òúð ö ĊÒ¡<ÑÚ Ü þõ î č Ò¦H¿0Ä · Ô ÅÔ ÅÇ ÒHØ ¶Á Ð Ê Ì » Ý ¸ ÇÞÑ» PC `yѽ»Ì· ÇÒE|ÐCá ÓÈÅ CPU Òu AÒ&¿h×Û Þ Ì »Ý ¸ u A&ÑÓ· CPU Ò¶±Î {oÒ f¯Ñº Ý ¶±Ñ:Ä · {oÒ Û ÐÝ u A&ÒÈ×ÑÓo ¿¦Íº Ü · ÅÍÑM¬{¿ Ò*´ÑË»Ì ÓZÉià ÞÌ »Ð »¸ Ú Ê Ì · à Ò*´i¿F#dͺ Ý ¸ t,· c¹Ð CPU Tj¿º Ý ¿· Ç ÒTjÒËÎ Ä Ì ăĊ÷æ 4á x»È Ø Ò¿º Ý ¸ ăĊ÷æ 4Î Ó· 4Ѳmá mÅ ΠÑÚ Ü · é ć ĉ ã đ e5Ô È Ó²4Ē Î Î Ø Ño ¿Ä \SÒÍ{o¿Â Ü · Ø ¼ Í'o¿Â Ý Ø Òͺ Ý ¸ ăĊ÷æ 4ÑÚ Ý ÒW3ÒĆ ĉ ø û Ó· CPU ÑÚ Ý {oá a|ÑÍ À Ý đ 'oÅÝ Ē Î Â ß Ñº Ý ¸ Ô È · Ā â č Ùÿ ďû ï č ë á x»È trÒï ñ ù ą ÑÕÖ Π¿ÍÀ Ý Â Î Ø 3À Рͺ Ý ¸ Ä ¾Ä Ð¿Û · t,HÒ»4Ò\Sđ BiTe Ē ÓÑÎ Ê ÌX8ͺ Ü · þõ î č ÒB^Ð Ï Ò ¾Û |Ð TjÎ Ä Ì V!ÅÝ ÑÊ Ì »Ð »¸ Ç Â Í· ng Hͺ Ý ¥ª Cu2O á \SÎ Ä ÈăĊ÷æ 4ÑÚ Ý CPU á _ÅÝ ¸ 2. ¥ª Cu2O Óýč ü êć ø ā 2.0eV á Ø Ê È p -ÒO£-;ͺ Ü · é ć ĉ ã 9A¿ 1016cm-3 AÎ »¿QѶ»ôďĂø ë Rđ 1mV/KĒ á N˸ ªÎ ¥Ò |Ð %pÒÕ%àÆÑÓ Cu2O ÒÑ Cu· CuO ¿º Ü · Cu Ó¨=· CuO ÓpÎ »¼  Π¾ Û ·  ÞÛ ËÒpÓăĊ÷æ 4Î Ä Ì xÅÝ Â Î ÓÍÀ Ð »¸ Ç Â Í¥ªá ÅÝ °Ñ· KYÒ Cu· CuO· Cu2O á ÅÝ F¿º Ý ¸ ¥ªjÑÓ"GHñ þø ö ĉ č ì jē ªÒo¥ÐÏ c¹ÐTj¿º Ý ¿· [}ÍӪΠ¥á 6"Gà ÆÝ Â Î ¿ÍÀ · Ð ½¾Ë¶»J AÍJ#Ð "GHå çč āċ ďù ä č ì já x»· ¥m§á 1Ã Æ Ý Â Î ÑÚ Ê Ì · KYҪΠ¥Ò%pá Ä · Cu2O ÒăĊ÷æ 4Î Ä Ì ÒHá ¶ ×Ì»Á  Πá |Î ÅÝ ¸ 3. 3.1 [7µÍ Ò¥ªÒJÓ· /sw`M%ó č ö ďÑÄ Ì º Ý ĐU) SIP-650 á xÄ Ê È¸ + 1ē 2 Ñ"GHå çč āċ ďùä č ì Ò2 Ò· ¤Òbz á ~Ÿ "GHå çč āċ ďù ä č ì jÎ Ó· ¶rIÒ÷ć č ýÑ"GHèñ á ;Ä · ¶(k ²ÑÚ Ü āĈ ò Ąá {và ÆÝ ¸ ö ďíø û Ó²4©ÑÚ Ü oà ޷ {Ä È ö ďíø û Ò 4ÓāĈ ò ĄÑÚ Ü å çč à ÆÝ ¸ .]PN$á ®aÑÅÝ Â Î ÑÚ Ü · å çč Ä È \S Ó¶ Ñ Ã Þ.]Ô Í¢Ä Já ¼ Tjͺ Ý ¸ qDÎ Ä Ì · ¶ ÍÒ"GHJ¿# Yn \Z:%{ N('t!u q t2w o m fh\Z-Z9n b ] ~o A) fU &¯ 1545sccm °n :E'$E B) fUCg 15sccm #n y RU &¯ 06sccm °n :E'$E |9njBin:£ n=Zn-Zc' |} 300Wn0Vn500nmn 0.5nm/sec z {-Z ] ~o ~n -Z)n ZQ> ¢®ªI¯ 300ln 10 ° 5z ~o 2 ^Xe;L 1 +, §« ®¡ ^X 3.2 _z ~ fh\Z®¨ 3± 1/H± Z| }n T6M F#4Ap ®¨ ¡ ®± 1/"F#± Dektak6M Kq F#z n ~ n ZV7<d X W 0 @#z ~o \Z©ª U" z ,Y®¨ 3n1/Hs ? ¤¬ ®¦ ¯ © ª U",Y[Mn¤¬ ®¦ P = 2 / r o ² ®¨ 3[V/K]n ² 1/H[km]° ] ~o 4. 4.1 X fUCg r _z ~\Z XRD ¤ ® 3 P{o fUCg 0sccm Cu ¥ ® Pz n Cg 15sccm Cu ¥ ® tD r Cu2O ¥ ® P{o | fUCg v { Cu2O CuO 4¥ ® P{o x n fUCgaS .8h fUGt* x O`{ x tu ~o 3 fU_z ~\Z XRD ¤ ® 4.2 fUCg r _z ~\Zn RUCg r _z ~\Z®¨ 3n 1/H 4n 5 |}P{o fU_z ~\Zn Cgt v CuO tJ-y n VUT R F9 / #F;O D1 O 0 I >- 15sccm D37O Cu2O EJ E)'AF!ASVUT R 0.7mV/K/ # 130.cm A1 ? >0 "8 P>#F EA*8 P> Cu2O )'[1,2]B GH(;O 0 4 ,&B D$&Q P*9 >)'ESVUT R / # 5 ,&EJA*9 >)'ESVUT R / # ,&-Q 15sccm D9 / $&-Q 8 <*9 >)'F/ $&-Q L9 @26 B SVUT R / #B K D 9 / $&-5 2sccm 1 >N 4M =P$&Q 9 @ K GH: B C? >0 I >/ ,&EJB +9 @SVUT R F% 1/2 DC? @9 I ? >5/ #5% 1/100 DI A9 >0 4.3 G s ok ½ ÐÈÀ 10 Power Factor 2/ [W/K2m] 10-8 10-9 4 ¹ > ;9U © ÄÎ ÐÆ ± ¹ ¾ ¯ ` ¤ ¦§ ¯ " 6 \ X h!: © ¬ ª zdQ{ 15sccm $ Cu2O CuO ¤ ÉÌ¿ µ d( 4j ¢ ° Cu2O ¥W7 ¬« zdQ{ 15sccm Resistivity [cm] 103 102 O2 45sccm O2 30sccm O2 25sccm 10-7 O2 20sccm Cu2O Bulk O2 15sccm 10-6 O2 15sccm 101 100 10-5 N2 1sccm N2 4sccm N2 2sccm N2 6sccm N2 5sccm 10-4 Cu2O Ã̹ _4j¯ § 10-1 0.0 ok « ¤ zd ^d¯ R 7k o 0.2 0.4 0.6 0.8 Seebeck coefficient [mV/K] 1.0 k Cu2O Ã̹ b 50 ÄÎ ÐÆ ± ¹ ¾ ¯ § ^d¯ ¬« ¨ ª ÉÌ¿µ d( 4j%.= ¬ 5. !*~ 34´ ¶Ï ÇÍ ÐÁ ³ Ï º O¨ ª z|ok¯ s s ok X h!:eH¨ ª 7kBzdQ{¯ ua« ¨ ª Cu Cu2O CuO ¯ ª « « ® s ok½ÐÈÀ ¹ > ;9U¯ ¬¬S) eH zd¥s § zdQ{ 15sccm ½ÐÈÀ ¹ > 0.7mV/K ;9U 130cm s kD§ m ¯ \ ¤ S) ¬;9U ?Os ¬ Cu2O ok ¢£l zd ^d¯ ¬s ok zd¥§ Lw ;9Ub 1/100 ª ÄÎ ÐÆ ± ¹ ¾ bÒ Ñ = 6. !*~ 7kBzdQ{¯ ua« ¨ ª Cu2O k¯ s« }G < 17k P 7kx/_7k G§ < ¨ ª mz|ok¯ s ¤ !zd ^d¯ ¬7k ;9U%. ¬ ^d¯ - « ¨ ª ^d² ¹ ¼Ç¾ ¸ Ê Ë ² +/@ ¦;9U i © ¬« 1 C « ;9U= ¦ ·» | gcT¯ nZ « ¨ «  ÐÅ Ï º ¯ Jt « F[]yp0ª z|oks¡S) #VXK8qf¼Ï ¾ ÐNA'M IY,M Y&EM2© 6v5¯ r ¤ [1] S. Ishizuka, T. Maruyama and K. Akimoto : Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2000) L786 [2] N. Tabuchi and H. Matsumura : Jpn. J. Appl. Phys. 41 (2002) 5060