Wärmeleitung: Konkurrenz für Diamant

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Wärmeleitung: Konkurrenz für Diamant
Wärmeleitung: Konkurrenz für Diamant

Man sollte es kaum glauben, aber doch gibt es in gut bearbeiteten Feldern wie der physikalischen Chemie und der Werkstoffkunde immer wieder Überraschungen: Kubisches Bor-Arsenid hat ein außergewöhnlich hohes Potential für Wärmeleitung. Es liegt mindestens gleichauf mit dem besten bisher bekannten Wärmeleiter: Diamant. Dies und mehr ist in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Physical Review Letters zu lesen.

 

Die Entdeckung, dass die chemische Verbindung aus Bor und Arsen in Sachen Wärmeleitung eine echte Konkurrenz zu Diamant darstellt, gelang einem Team theoretischer Physiker am Boston College und dem Naval Research Laboratory. Da Chips nicht nur immer kleiner werden, sondern es punktuell auch immer mehr Wärme abzuführen gilt, ist die Frage der Wärmeleitung für die weitere Miniaturisierung besonders wichtig. Diamant ist als Material zur Vermeidung gefährlicher Hot Spots aufgrund seiner mit rund 2 kW/(m•K) fünfmal besseren Wärmeleitung als Kupfer zwar geeignet, aber doch sehr teuer. Auch die Herstellung geeigneter Kunstdiamanten ist eine kostspielige Angelegenheit.

 

Die gute Wärmeleitung von Diamant fußt auf dem geringen Gewicht von Kohlenstoffatomen und deren starren Bindungen im Kristall. Davon ausgehend hätte man bei Bor-Arsenid höchstens 10% dieser Wärmeleitung vermutet. Tatsächlich aber kommt dieses Material auf über 2 kW/(m•K) bei Raumtemperatur und bei höheren Temperaturen übertrifft es sogar Diamant.

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