Quantitative Mapping of Nanothermal Transport via Scanning Thermal Microscopy

La thèse aborde l'un des problèmes les plus difficiles de la science et de la technologie modernes à l'échelle nanométrique - explorer ce qui régit les phénomènes thermiques à l'échelle nanométrique, comment mesurer les températures dans des dispositifs de quelques atomes seulement, et comment gérer le transport de chaleur à ces échelles de longueur. La chaleur à l'échelle nanométrique générée dans des composants à microprocesseur de seulement quelques dizaines de nanomètres de diamètre ne peut être efficacement dissipée, ce qui retarde la fameuse loi de Moore d'augmentation de la vitesse des ordinateurs, en vigueur depuis plus d'une décennie. Dans cette thèse, Jean Spièce développe un nouveau cadre expérimental et analytique complet pour la mesure de haute précision des flux de chaleur à l'échelle nanométrique en utilisant la microscopie thermique à balayage avancée (SThM) opérant dans l'environnement ambiant et sous vide, et rapporte la première opération cryogénique de SThM au monde. Il applique la méthodologie décrite dans sa thèse à de nouveaux conducteurs thermiques efficaces à base de nanotubes de carbone, découvre de nouveaux phénomènes de transport thermique dans des matériaux bidimensionnels (2D) comme le graphène et le nitrure de bore, découvrant ainsi un tout nouveau paradigme du refroidissement thermoélectrique et de la production énergétique par modification géométrique des matériaux 2D.