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表面波可以幫助納米結構器件保持涼爽:稱為表面聲子-極化子的混合表面波可在納米級膜中提供增強的導熱性
2020年10月16日    閱讀量:10000    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

硅微電子和光子器件的小型化的不斷發展使器件結構的冷卻變得越來越具有挑戰性。


散裝材料中的常規傳熱以聲子為主,聲子是代表材料晶格振動的準粒子,類似于光子代表光波的方式。不幸的是,這種冷卻在這些微小的結構中已達到極限中國建材網cnprofit.com。


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然而,隨著納米結構器件中材料的變薄,表面效應變得占主導地位,這意味著表面波可以提供所需的熱傳輸解決方案。


表面聲子-極化子(SPhPs)是由表面電磁波和沿介電膜表面傳播的光子組成的混合波,具有特殊的前景,由美國工業大學工業科學研究所領導的研究小組東京現在已經證明并驗證了這些波浪提供的熱導率增強。


研究的主要作者吳云輝說:“我們在各種厚度的氮化硅膜上生成了SPhP,并測量了這些膜在寬溫度范圍內的熱導率?!?nbsp;


“這使我們能夠確定SPhP對在較薄的膜中觀察到的導熱性改善的具體貢獻?!?/p>


研究小組觀察到,當溫度從300 K增加到800 K(大約27°C至527°C)時,厚度為50 nm或更小的膜的熱導率實際上增加了一倍。


相反,在相同的溫度范圍內,厚度為200 nm的膜的電導率下降,因為聲子在該厚度下仍占主導地位。


“工業測量表明氮化硅的介電功能在實驗溫度范圍內沒有太大變化,這意味著觀察到的熱增強可能歸因于SPhP的作用,”工業科學研究所的Nomura Masahiro No.解釋說研究。


“當膜厚度減小時,沿膜界面的SPhP傳播長度會增加,這使得使用這些非常薄的膜時,SPhP的傳導熱能比聲子更多?!?/p>


因此,SPhP提供的新冷卻通道可以補償納米結構材料中聲子導熱系數的降低。因此,預計SPhP將在基于硅的微電子和光子器件的熱管理中找到應用。


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