La ley de Moore, que ha descrito el aumento de la densidad de transistores en circuitos integrados durante más de 50 años, tenía un compañero silencioso: Dennard scaling. Este principio afirmaba que, a medida que los transistores se hacían más pequeños, su densidad de potencia se mantenía constante, asegurando una mejora general del rendimiento. Sin embargo, Dennard scaling no tuvo en cuenta las corrientes de fuga, que pueden provocar un calentamiento significativo de los chips. Desde que este fenómeno se hizo importante alrededor de 2006, las frecuencias de reloj de los procesadores se han limitado prácticamente a unos 4 GHz.
Este hecho, conocido como cuello de botella térmico, ha convertido la gestión térmica en uno de los campos de investigación más importantes en la materia condensada. Mantener un bajo presupuesto térmico es quizás la cuestión más urgente en la electrónica moderna. Este proyecto de doctorado aborda el reto del control del calor en sólidos, con el objetivo principal de avanzar en el conocimiento del transporte térmico anisotrópico. Se estudiarán dos clases de anisotropía: la natural, inherente a la estructura cristalina o morfología, y la artificial, inducida por nanoestructuración a medida. En este último caso, los superretículos (SLs) serán el caso de estudio principal, conocidos por fomentar la coherencia fonónica, así como películas delgadas con un gradiente de espesor controlado.
El estudiante recibirá formación en metodologías de vanguardia para estudiar el transporte térmico en sistemas a nanoescala, incluyendo técnicas teóricas y experimentales. La actividad teórica se centrará en el cálculo de la dispersión fónica y la conductividad térmica de red de óxidos funcionales y semiconductores nanoestructurados, principalmente mediante teoría de la funcionalidad de la densidad (DFT). Estos cálculos requerirán grandes recursos computacionales en infraestructuras de alto rendimiento como el Barcelona Supercomputing Center (BSC) y el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA).
La actividad experimental se basará en un equipo experimental desarrollado internamente, adecuado para estudiar el transporte térmico en estado estacionario con sensibilidad mejorada al flujo de calor en el plano. Este método es sin contacto y utiliza un calentador lineal para el calentamiento de la muestra. El estudiante será supervisado por un equipo consolidado de PIs (R. Rurali, teoría; J. S. Reparaz, experimentos) con una larga trayectoria de colaboración.
