• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.409-414
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• 2017

본 연구의 목적은 실제 실리콘 박막 트랜지스터 내 포논 전달 특성을 이해하는 것이다. 이를 위해 박막 소자 내 열해석 예측 정확성이 검증된 전자-포논 상호작용 모델을 이용하여 반도체 산업에서 중요한 Silicon-on-Insulator(SOI) 시스템에 대한 다양한 조건에서 전자-포논 산란에 의한 Joule 가열 메커니즘의 고려하여 포논 전달 해석을 수행했다. 소자 장치 전원(device power)과 실리콘 층 두께 변화에 따른 포논의 평균자유행로(mean free path) 스펙트럼에 대한 열적 특성을 조사하여, 실제 SOI 소자 내 포논 전달을 이해했다. 이 결과는 SOI 소자의 신뢰성 설계 및 고효율 열소산(heat dissipation) 설계전략에 필요한 포논 전달 특성 이해에 활용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권10호
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• pp.820-826
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• 2009

The anisotropic phonon conductions with varying Joule heating rate of the silicon film in Silicon-on-Insulator devices are examined using the electron-phonon interaction model. It is found that the phonon heat transfer rate at each boundary of Si-layer has a strong dependence on the heating power rate. And the phonon flow decreases when the temperature gradient has a sharp change within extremely short length scales such as phonon mean free path. Thus the heat generated in the hot spot region is removed primarily by heat conduction through Si-layer at the higher Joule heating level and the phonon nonlocality is mainly attributed to lower group velocity phonons as remarkably dissimilar to the case of electrons in laser heated plasmas. To validate these observations the modified phonon nonlocal model considering complete phonon dispersion relations is introduced as a correct form of the conventional theory. We also reveal that the relation between the phonon heat deposition time from the hot spot region and the relaxation time in Si-layer can be used to estimate the intrinsic thermal resistance in the parallel heat flow direction as Joule heating level varies.