• conduzione
• diodo termico
• fononi
• litografia
• Raddrizzamento termico
• temperatura

La gestione termica dei dispositivi è uno dei maggiori problemi dell’elettronica
moderna. La miniaturizzazione crescente dei circuiti rende
la dispersione del calore sempre più ostica, motivo per cui si ricercano
tecnologie e materiali volti a gestire questa problematica in modo più
efficace.
Un dispositivo come il diodo termico può rappresentare un passo
avanti nell’ambito del managment termico poichè rappresenta un
sistema integrabile in grado di controllare la direzione del flusso di
calore. Inoltre, potrebbe contribuire allo sviluppo della logica termica
e applicazioni tipiche in campo di energie rinnovabili e termodinamica.
Le soluzioni adottate fino a oggi hanno dato origine a dispositivi
complessi, con prestazioni limitate e realizzati con materiali, come il
grafene ad esempio, che li rendono difficilmente integrabili, quando
possibile. La soluzione proposta è un diodo termico realizzato completamente
in silicio, materiale di riferimento dell’elettronica integrata e
con ottime proprietà termiche. Ciò lo rende completamente integrabile
e realizzabile con tecnologie consolidate e ampiamente diffuse a livello
industriale.
La tesi riporta una panoramica sulla fisica del trasporto termico
e sulle tecnologie disponibili in letteratura in grado di realizzare il
raddrizzamento termico. Segue una trattazione teorica del dispositivo
termico, del quale sono stati realizzati e simulati due diversi modelli
tramite il software "Comsol Multiphysics".
Viene descritto poi l’intero flusso di processo realizzato in laboratorio,
attraverso la fabbricazione di due tipi di dispositivo, analizzando i
pro e i contro di entrambi. A partire dal wafer di silicio, con l’ausilio
dei processi tipici delle micro e nanotecnologie, compatibili con la
litografia a fascio elettronico, i dispositivi sono stati realizzati secondo
un approccio top-down.
Per verificare la funzionalità e rendere possibile un confronto con
i dati teorici, i diodi sono stati caratterizzati termicamente e elettricamente.
Infine, analizzando i risultati ottenuti, vengono proposte
soluzioni per migliorare le performance dei dispositivi e si pongono
le basi per i futuri sviluppi di questo lavoro.