【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，清華大學(xué)深圳國際研究生院孫波副教授團隊在半導(dǎo)體器件熱管理研究領(lǐng)域取得新進展，揭示了一種全新的多層結(jié)構(gòu)器件中電子隧穿傳熱機理，改變了人們傳統(tǒng)的散熱認知。
 

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)過程，提高界面熱導(dǎo)需要復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)工程來實現(xiàn)。團隊通過模擬“金屬-絕緣體-半導(dǎo)體”器件的實際工作條件，發(fā)現(xiàn)電子在以量子隧穿的方式穿過薄絕緣層時，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)域打開了器件級調(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”問題，為提升半導(dǎo)體器件的可靠性與穩(wěn)定性開辟了一條熱管理新途徑。這意味著，無需改變復(fù)雜的材料和結(jié)構(gòu)，即可通過調(diào)控電學(xué)條件來實現(xiàn)高效散熱。更具深遠意義的是，該工作將宏觀電子量子隧穿(其研究者獲得2025年諾貝爾物理學(xué)獎)拓展至熱科學(xué)領(lǐng)域，對未來高性能電子設(shè)備的設(shè)計、制造和熱管理具有重要價值。
 

　　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《物理評論快報》(Physical Review Letters)。
 

　　清華大學(xué)深圳國際研究生院2025屆博士畢業(yè)生劉一哲為論文第一作者，清華大學(xué)深圳國際研究生院副教授孫波為論文通訊作者。