佐治亚理工学院
博士；医生
哲成(左)和教授
萨缪尔·格雷厄姆(右)在佐治亚理工学院研究时域热反射
信用:佐治亚理工学院 当手机、电动汽车充电器或其他电子设备变得过热时，性能会下降，最终过热会导致它们关闭或出现故障
为了防止这种情况发生，研究人员正在努力解决性能期间产生的散热问题
在操作过程中，设备中产生的热量必须流出，理想情况下，几乎没有阻碍以降低温度上升
通常，这种热能在加工过程中必须穿过几种不同的材料，这些材料之间的界面会阻碍热流，从而带来挑战
佐治亚理工学院、圣母大学、加州大学洛杉矶分校、加州大学欧文分校、橡树岭国家实验室和海军研究实验室的研究人员进行的一项新研究观察到仅存在于硅(Si)和锗(ge)界面的界面声子模式
发表在《自然通讯》杂志上的这一发现从实验上表明，几十年前的传统界面传热理论并不完整，包含这些声子模式是有根据的
“界面声子模式的发现表明，传统的仅使用体声子特性的界面传热模型是不准确的，”哲成博士说
D
毕业于佐治亚理工学院的乔治·W
伍德拉夫机械工程学院，现为伊利诺伊大学香槟分校博士后
“在界面上有更多的研究空间
即使这些模式是局部化的，它们也可能有助于跨界面的热传导
" 这一发现为考虑电子冷却和其他应用界面的工程热传导开辟了一条新的途径，因为声子是材料界面的主要热载体
合著者、佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院教授、马里兰大学新任工程系主任塞缪尔·格雷厄姆说:“这些结果将导致电力电子热管理的现实工程应用取得巨大进展。”
“界面声子模式应该广泛存在于固体界面
对这些界面模式的理解和操作将使我们有机会提高技术上重要的界面的热导率，例如，氮化镓-碳化硅、氮化镓-金刚石、β-ga2o 3-碳化硅和β-ga2o 3-金刚石界面
" 实验室证实存在界面声子模式 研究人员利用拉曼光谱和高能量分辨率电子能量损失谱，在高质量硅锗外延界面实验观察了界面声子模式
为了弄清楚界面声子模式在界面热传递中的作用，他们在佐治亚理工学院和UIUC的实验室中使用了一种称为时域热反射的技术来确定这些界面上与温度相关的热传导
当他们测量具有硅锗界面的样品时，他们还观察到在拉曼光谱测量中出现的干净的附加峰，当他们用相同的系统测量硅晶片和阿格晶片时，这是没有观察到的
所观察到的界面模式和热边界电导都被分子动力学模拟完全捕获，并且如理论所预测的那样被限制在界面区域
格雷厄姆说:“这项研究是所有合作者共同努力的结果。”
“如果没有这个团队和我们可用的独特工具，这项工作就不可能完成
" 展望未来，研究人员计划继续进行界面模式的测量和预测，增加对它们对热传递的贡献的理解，并确定操纵这些声子模式以增加热传输的方法
这一领域的突破可能会使用于卫星、5G设备和先进雷达系统等设备的半导体性能更好
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