由于硅微電子和光子器件的小型化的不斷發(fā)展，器件結構的冷卻越來越具有挑戰(zhàn)性。散裝材料中的常規(guī)傳熱主要由聲子構成，它們是代表材料晶格振動的準粒子，類似于光子表示光波的方式。不幸的是，這種冷卻方式已在這些微小的結構中達到極限。

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質膜表面?zhèn)鞑サ墓庾咏M成的混合波，具有特殊的前景，由東京大學工業(yè)科學研究所領導的研究小組現(xiàn)在演示并驗證了這些波所提供的導熱系數(shù)的增強。

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。” “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。”

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以下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(yè)測量表明氮化硅的介電功能在實驗溫度范圍內沒有很大變化，這意味著觀察到的熱增強可能歸因于SPhP的作用，”工業(yè)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的傳導熱能遠大于聲子。”

因此，由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(shù)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。