清華新聞網(wǎng)11月26日電 近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院孫波副教授團(tuán)隊(duì)在半導(dǎo)體器件熱管理研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展，揭示了一種全新的多層結(jié)構(gòu)器件中電子隧穿傳熱機(jī)理，改變了人們傳統(tǒng)的散熱認(rèn)知。
界面熱導(dǎo)路徑
此前，多層結(jié)構(gòu)器件中的散熱效率主要受限于聲子介導(dǎo)過(guò)程，提高界面熱導(dǎo)需要復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)工程來(lái)實(shí)現(xiàn)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)模擬“金屬-絕緣體-半導(dǎo)體”器件的實(shí)際工作條件，發(fā)現(xiàn)電子在以量子隧穿的方式穿過(guò)薄絕緣層時(shí)，不但可以形成隧穿電流，還可以有效傳輸熱能。這種基于電子量子隧穿的導(dǎo)熱方式顯著提升了器件的界面熱導(dǎo)，為熱科學(xué)領(lǐng)域打開(kāi)了器件級(jí)調(diào)控的研究思路。
該發(fā)現(xiàn)有助于解決現(xiàn)代電子設(shè)備面臨的重大“熱瓶頸”問(wèn)題，為提升半導(dǎo)體器件的可靠性與穩(wěn)定性開(kāi)辟了一條熱管理新途徑。這意味著，無(wú)需改變復(fù)雜的材料和結(jié)構(gòu)，即可通過(guò)調(diào)控電學(xué)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)高效散熱。更具深遠(yuǎn)意義的是，該工作將宏觀(guān)電子量子隧穿（其研究者獲得2025年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）拓展至熱科學(xué)領(lǐng)域，對(duì)未來(lái)高性能電子設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和熱管理具有重要價(jià)值。
相關(guān)成果以“電子隧穿提高金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)界面熱導(dǎo)（Electron Tunneling Enhances Thermal Conductance through Metal-Insulator-Semiconductor Junctions）”為題，于11月13日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2025屆博士畢業(yè)生劉一哲為論文第一作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授孫波為論文通訊作者。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1103/1s3l-kv58
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：郭玲
