Les phonons polaritons de surface, une nouvelle voie pour la gestion thermique des composants de puissance.

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La miniaturisation des transistors induit des problèmes de contrôle de la chaleur des composants de manière à dégrader les propriétés de transport des porteurs mobiles donc des performances souhaités. Cette complication a permis l'émergence d'études sur les transferts thermiques à l'échelle micro- et nanométrique. Il s'agit de comprendre le comportement des ondes thermiques sur des distances inférieures à leur longueur d'onde. A cette échelle les ondes contenant la densité énergétique la plus importante sont des ondes évanescentes, confinées en surface et/ou à l'interface de matériaux polaires et/ou de diélectriques. L'objectif de ce projet est d'examiner la propagation de ces phonons polaritons de surface (PPS) dans des films/super-réseaux minces le long de la surface/interface de l'empilement et de montrer en quoi cette géométrie favorise le transfert de chaleur par le biais de ces ondes notamment lorsque la température des composants augmente. L'objectif du projet étant d'augmenter la « conductivité thermique » du dispositif ou de guider le flux de chaleur via un amplificateur de PPS vers un puits thermique. Pour se faire, il est prévu d'étudier le transfert de chaleur et de quantité de mouvement aux courtes échelles d'espace et de temps. Cette étude s'intéresse aux propriétés du rayonnement thermique en champ proche relatif aux matériaux semiconducteurs à large bande interdite. Il s'agir de montrer qu'en présence de matériaux supportant des ondes de surface, le champ électromagnétique d'origine thermique peut voir ses propriétés de cohérence changées entre le champ proche et le champ lointain, en particulier lorsque les matériaux mis en jeu supportent des ondes de surface et que ce transfert radiatif en champ proche peut être augmenté de plusieurs ordres de grandeur en présence d'ondes de surface. Les propriétés de cohérence du champ thermique en champ proche peuvent être exploitées pour élaborer des guides thermiques en champ lointain via une excitation externe. Un accent sera consacré à l'étude des propriétés des polaritons pour pouvoir réaliser un amplificateur à polaritons de surface qui pourrait être utilisé pour synthétiser de nouveaux dispositifs à refroidissement avec un nouveau mécanisme physique jamais utilisé pour ce type d'application.