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NAnopatterning for Thermal Engineering in Layered Materials

Projektbeschreibung

Erstes Experiment zur Erprobung der Wärmetechnik in 2D-Materialien bei Raumtemperatur

Neue und bestehende 2D-Materialien bieten eine einzigartige Möglichkeit, ultradünne elektronische und optoelektronische Geräte zu realisieren. Die optischen und elektrischen Eigenschaften von 2D-Materialien standen bereits im Mittelpunkt zahlreicher Studien, doch ihre thermischen Eigenschaften – die für die ideale Wärmekontrolle von Geräten entscheidend sind – sind immer noch weitgehend unerforscht. Das EU-finanzierte Projekt NATELM wird das erste Experiment durchführen, bei dem thermische und phononische Geräte in 2D- und Schichtmaterialien getestet werden sollen, die für Betriebstemperaturen von über 300 Kelvin ausgelegt sind. Zu diesem Zweck werden im Rahmen des Projekts winzige Muster von etwa 10 nm Länge zur Untersuchung ballistischer und kohärenter Phänomene der Wärmeübertragung entwickelt, die solche Dimensionen voraussetzen. Die erwarteten Ergebnisse des Projekts werden einen großen Fortschritt auf dem Gebiet der Wärmekontrolle im Nanobereich darstellen.

Ziel

As modern devices shrink, thermal management become increasingly critical. The need for better understanding and control of thermal transport at the nanoscale thus arise and has been in the spotlight for several years for semiconductors such as silicon in particular. Recently, layered and 2D materials have been the focus of much research for their promising optical and electronic properties, and will be the core of many future devices in the field of Information and Communication Technologies. Their thermal properties need to be understood and controllable. Due to experimental challenges, they have remained largely unexplored. We propose the first experimental realization of thermal and phononic devices in 2D and layered materials that are expected to function at temperatures exceeding 300K. Our approach is based on engineering defects, pores or inclusions, in suspended 2D materials by focused ion beam and electron-beam lithography. These method would allow fabrication of desired (periodic, asymmetric, gradient) patterns with close to atomic precision and characteristic length scale of ~10 nm. That is smaller than the mean free path and coherence length of phonons in materials such aWe propose the first experimental realization of phononic devices in 2D materials that are ex-pected to function at temperatures exceeding 300K. Our approach is based on engineering de-fects in suspended 2D materials by focused ion beam. This method would allow fabrication of desired (periodic, asymmetric) patterns with close to atomic precision and characteristic length scale of ~10 nm. That is smaller than the mean free path and coherence length of phonons in materials such as graphene. This would provide fundamentally new opportunities to study ballis-tic and coherent thermal transport phenomena, for which such dimensions are a requirement, and to design novel thermal devices. If successful, it would represent a major step forward in the field of thermal management at the nanoscale.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF-EF-ST - Standard EF

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2019

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Netto-EU-Beitrag
€ 133 892,40
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Frankreich
Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
€ 184 707,84