先进互连金属纳米线热输运性质的尺寸效应

本文由上海交通大学溥渊未来技术学院的鲍华教授课题组发表，主要研究了九种芯片内互连金属纳米线的热输运性质的尺寸效应。随着晶体管尺寸的减小，传统铜纳米线的导电导热性能已难以满足需求，因此研究转向新型金属纳米线。研究发现，尽管这些金属的体块热导率低于铜，但在纳米线特征尺寸小于10nm时，部分金属的热导率可以超过铜。这一现象的关键因素是这些金属中较小的电子平均自由程。研究还发现，在特征尺寸3-30nm区间，这些金属纳米线中的声子导热对总热导率的贡献小于25%，电子主导了导热过程。此外，研究还分析了表面和晶界散射对热导率的影响，并计算了洛伦兹数，结果显示洛伦兹数略高于标准值，主要是由声子贡献导致。本研究为寻找新型互连金属材料及设计下一代集成电路提供了重要指导。