La integración tridimensional es crítica para los circuitos integrados de próxima generación, sin embargo, la gestión térmica sigue siendo un desafío debido a la complejidad del entorno interfacial. Debido a su alta conductividad térmica, el nitruro de aluminio (AlN) es una capa aislante prometedora para las estructuras de vías a través del silicio, sin embargo, su comportamiento térmico interfacial con los electrodos de cobre (Cu) sigue siendo insuficientemente comprendido. Aquí, investigamos el transporte de fonones a través de interfaces AlN-Cu no enlazadas gobernadas por interacciones de van der Waals (vdW) utilizando un potencial de aprendizaje automático (MLP) entrenado con datos de teoría del funcional de la densidad (DFT). El MLP reproduce con precisión la dispersión de fonones a nivel DFT, las relaciones energía-volumen y las energías de enlace interfacial. Las simulaciones de dinámica molecular no equilibrium revelan valores de resistencia térmica total de 10-14 m² K/GW a temperatura ambiente, aproximadamente cinco veces más pequeños que los valores obtenidos con potenciales empíricos y en excelente acuerdo con datos experimentales para interfaces similares semiconductor-metal. A diferencia de los potenciales empíricos, el MLP predice un aumento de la resistencia térmica con la temperatura, atribuido al ablandamiento de fonones y desajuste vibracional. Los análisis de descomposición espectral confirman la reducción de la conductancia térmica de fonones a temperaturas elevadas. Este trabajo proporciona conocimientos fundamentales sobre interfaces semiconductor-metal débilmente enlazadas y orientación para la gestión térmica en sistemas integrados en 3D.
Wang et al. (Sun,) estudiaron esta cuestión.