...

ペルチェ効果を用いた CPU 冷却用薄膜の開発 Thin film

by user

on
Category: Documents
5

views

Report

Comments

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}ƒK=Ď L)
Yasuhiro HASEGAWA (Graduate school of Science and Engineering)
1. Ÿ@Òúð ö ĊÒ¡<ÑÚ Ü þõ î č Ò¦H¿0Ä · Ô ÅÔ ÅÇ ÒHØ ¶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 · Ã
Ò*´i¿F#dͺ Ý ¸
t,· c¹Ð CPU Tj¿º Ý ¿· Ç ÒTjÒËÎ Ä Ì ăĊ÷æ ˆ4á x»È Ø Ò¿º
Ý ¸ ăĊ÷æ ˆ4Î Ó· ˆ4Ѳmá mÅ ΠÑÚ Ü · é ć ĉ ã đ e5Ô È Ó²4Ē Î Î Ø Ño
¿€Ä \SÒÍ{o¿žÂ Ü · Ø ¼ Í'o¿žÂ Ý Ø Òͺ Ý ¸ ăĊ÷æ ˆ4ÑÚ 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 ъÕÖ Π¿ÍÀ Ý Â Î Ø 3À Ð
ͺ Ý ¸ Ä ¾Ä Ð¿Û · t,HÒ”»ˆ4Ò\Sđ BiTe ‡Ē ÓÑÎ Ê ÌX8ͺ Ü ·
þõ î č ÒB^Ð Ï Ò
¾Û “|Ð TjÎ Ä Ì V!ÅÝ Ñ’Ê Ì »Ð »¸ Ç Â Í· ng
Hͺ Ý …¥ª Cu2O á \SÎ Ä ÈăĊ÷æ ˆ4ÑÚ Ý CPU á _œÅÝ ¸
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 ¥ˆÒ
™|Ð
%pҊÕ%àÆÑÓ Cu2O ÒÑ Cu· CuO ¿º Ü · Cu Ó¨=· CuO ӋpÎ »¼  Π¾
Û ·  ÞÛ ËÒpÓăĊ÷æ ˆ4Î Ä Ì xÅÝ Â Î ÓÍÀ Ð »¸ Ç Â Í¥ª–‘á ›
ÅÝ °Ñ· KYÒ Cu· CuO· Cu2O á ›ÅÝ F¿º Ý ¸ ¥ª›jÑÓ"GHñ þø ö ĉ
č ì jē ªÒo¥ÐÏ c¹ÐTj¿º Ý ¿· [}ƒÍӪΠ¥ˆá 6"Gà ÆÝ Â Î ¿ÍÀ ·
Ð ½¾Ë¶»J‘ AÍJ‘#Ð "GHå çč āċ ďù ä č ì já x»· ¥ˆm§á 1à Æ
Ý Â Î ÑÚ Ê Ì · KYҪΠ¥ˆÒ%pá ›Ä · Cu2O ‘ÒăĊ÷æ ˆ4Î Ä Ì ÒHá ¶
×Ì»Á  Πá |Î ÅÝ ¸
3. 3.1 [7µÍ Ò¥ª–‘ÒJ‘Ó· /sw`M˜Œ%ó č ö ďÑŽÄ Ì º Ý ĐU)„›
SIP-650 á xÄ —Ê ȸ + 1ē 2 Ñ"GHå çč āċ ďùä č ì šŽÒ2
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$á ®aÑÅÝ Â Î ÑÚ Ü · å çč Ä È \S
Ó¶ Ñ Ã Þ.]Ô Í¢Ä J‘á —¼ Tjͺ Ý ¸ qDÎ Ä Ì · ¶ ÍÒ"GHJ‘¿#
Yn \Z‡:†%{ N('t!u q…„ t2wŽ ‘ o
m fh\Z‡-Z9ˆn ‡b †] ~o
A) fU™œ ‡‹&¯ 1545sccm Š ‚°n :E'ˆ$E
B)
fUCg 15sccm #‚n y Ž †RU™œ ’ &¯ 06sccm Š ‚°n :E'ˆ$E
|‡‡9njBin:£– ” œ n=Zn-Zc'’ |‘}‘ 300Wn0Vn500nmn
0.5nm/sec ƒ z {‰‡-Z’ ] ~o
Š ~n -Z)n Z†Q>‚” ¢®ªI¯ 300ln 10 ° ’ 5z ~o
2 ^Xe‡;L
1 +,– ˜­ §« ®¡• ­ › ^X
3.2 _z ~ fh\Z‡®¨ š 3± 1/H± Zˆ| ‘}‘n T6M… F#4A‚p  
®¨ š ¡œ ž ®± 1/"F#± Dektak6M ’ Kq F#z n Š ~ n Z‡V7<dˆ X W
0†  @#z ~o
\Z‡©ªŸ— U"ƒ z ‡,Yˆ®¨ š 3n1/HsŽ ?ŒŽ ‘ ¤¬ ®¦ “ š ž¯ ©
ªŸ— U"‡,Yˆ[M†n¤¬ ®¦ “ š ž P = 2 / ‚r Ž ‘ o ² ®¨ š 3[V/K]n
² 1/H[km]° †  ’ ] ~o
4. 4.1 X fUCg’ r _z ~\Z‡ XRD ¤ž
®­ ’ 3 †P{o fUCg 0sccm ‚ˆ Cu ¥
®š ‡‹Pz n Cg 15sccm ‚ˆ Cu ¥ ®š tD
r Cu2O ¥ ®š ‡‹P{o |‘
fUCg’
v { ƒ Cu2O ƒ CuO ‡4‡¥ ®š ’ P{o
x ‘†  n fUCg‡aS†  .8‡h
ƒ fU‡Gt*Ž ‘ x ƒ ’ O`{ x ƒ
t‚u ~o
3 fU‡‹‚_z ~\Z‡ XRD ¤ž ®
4.2 fUCg’ r _z ~\Zn RUCg’ r _z ~\Z‡®¨ š 3n 1/H’
4n 5 |‘}‘P{o fU‡‹‚_z ~\Zˆn Cgt
v … †€‘ CuO tJ-y ‘n 
VUT R F9 / #F;O D1 O 0 I >- 15sccm D37O Cu2O EJ
E)'AF!ASVUT R 0.7mV/K/ # 130.cm A1 ? >0 "8 P>#F
EA*8 P> Cu2O )'[1,2]B GH(;O 0
4 ,&B D$&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 Ÿ Gš s ” okŸ ½ ÐÈÀ
10
Power Factor 2/ [W/K2m]
10-8
10-9
4
¹ >‚ ;9U‡ © ÄÎ ÐÆ ± ¹ ¾ ¯ `
 ‚ ¤ › ¦”§ Ÿ¯ " 6 ž\ƒ
X h!:š © ¬” › †ª ‚ zdQ{ˆ
15sccm Ÿ$‚ Cu2O Ÿž CuO ˆš‰ ™
 ¤ „ÉÌ¿ µ d(›  ™ Ÿ 4j ¢ › °
œ „ƒ
Cu2O Ÿ¥W7Ž ¬« zdQ{ 15sccm Ÿ›
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
‰ š ‚ Cu2O Ã̹ › _Ÿ4j¯ § — ”
10-1
0.0
okˆš‰ ”› „… « ƒ
¤ ” ‚ zd› ž ^d¯ R 7k ” o
0.2
0.4
0.6
0.8
Seebeck coefficient [mV/K]
1.0
kš ‚ Cu2O Ã̹ Ÿb 50 ŸÄÎ ÐÆ
± ¹ ¾ ¯ § –‚ ^d¯ ¬« Œ › ž¨ ª ÉÌ¿µ d(›  ™Ÿ4jˆ%.ž=
Ž ¬”ƒ
5. !Ÿ*~š ‚ 34´ ¶Ï ÇÍ ÐÁ ³ Ï º Ož¨ ª z|ok¯ s ” ƒ s ” ok
Ÿ X h!:ŸeH¨ ª ‚ 7kBŸzdQ{¯ ua« Œ › ž¨ ª Cu‚ Cu2O‚ CuO ¯ ª ‹«
Œ › ˆš‰ « Œ › ˆ®‡— ”ƒ
s ” okŸ½ÐÈÀ ¹ >‚ ;9U¯ ’ ¬“¬S) ” eH‚ zdŸ¥šs ” § Ÿ zdQ{ 15sccm Ÿ› ‰ ‚ ½ÐÈÀ ¹ > 0.7mV/K‚ ;9U 130cm › s ”kŸšD§ m
„¯ \ ”ƒ
¤ ”S)Ž ¬”;9U Ÿ?OšsŽ ¬” Cu2O okŸ› ¢£l ”ƒ
zd› ž^d¯ ¬s ” okž˜„™ ‚ zdŸ¥Ÿ§ Ÿ› Lw ;9Uˆb 1/100 ž
ª ‚ ÄÎ ÐÆ ± ¹ ¾ bÒ Ñ ž=
 ”ƒ
6. !Ÿ*~š‚ 7kBŸzdQ{¯ ua« Œ › ž¨ ª Cu2O k¯ s« Œ › ˆš‰ ”ˆ‚
’ Ÿ}ŸG < ™ „ ‡— ” ƒ ’ Œ š‚ 1Ÿ7kš P‚ 7kx/_Ÿ7k
G§ < ™‚ ¨ ª m„Ÿz|ok¯ s ™„Š ƒ
¤ ” ‚ !zd› ž^d¯ ¬7k ” › Œ ­ ;9Uˆ%.ž
 ” ƒ Œ ¬ ^d¯ -
« Œ › ž¨ ª ‚ ^dˆ² ¹ ¼Ç¾ ›  ™ ‰ ‚ ¸ Ê Ë ² +/ˆ@ ” ” ¦;9Uˆ
 ”
› i… © ¬« ƒ 1 C « ;9U=
Ÿ” ¦‚ ·» š  Š |› gžcT¯ nZŽ ‘« Œ
› ž¨ «  ÐÅ Ï º œ ¯ Jt ™„« ƒ
F[]Ÿypž0”ª z|okŸs¡S)ž „”•„”#VXK8qf¼Ï
¾ П€NA'M‚ IY,M‚ Y&EMž2‡© 6vŸ5¯ r ¤ ƒ
[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
Fly UP