Enhanced thermal conduction by surface phonon-polaritons.
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表面声子极化激元增强的热传导
DOI：
10.1126/sciadv.abb4461
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发表时间：
2020-09
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Nomura M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wu Y;Ordonez-Miranda J;Gluchko S;Anufriev R;Meneses DS;Del Campo L;Volz S;Nomura M
表面电磁波使SiN薄膜的热导率加倍。在日益微型化的微电子器件中改善散热是一个严峻的挑战，因为纳米结构中的热传导由于表面上声子的日益频繁的散射而显著降低。然而，如果声子与光子耦合形成称为表面声子极化激元（SPhPs）的混合表面准粒子，则表面可以成为额外的散热通道。在这里，我们通过实验证明了在SiN纳米膜的表面上形成SPhPs以及随后的热传导增强。我们的测量结果表明，薄于50 nm的膜的面内热导率随着温度从300开尔文上升到800开尔文而加倍，而较厚的膜显示出单调下降。我们的理论分析表明，这些厚度和温度的依赖性是指纹的SPhP贡献的热传导。所展示的SPhPs的热传输可以作为一个以前未识别的通道的散热在各种领域，包括微电子和硅光子学是有用的。
Surface electromagnetic waves double thermal conductivity of thin SiN membranes. Improving heat dissipation in increasingly miniature microelectronic devices is a serious challenge, as the thermal conduction in nanostructures is markedly reduced by increasingly frequent scattering of phonons on the surface. However, the surface could become an additional heat dissipation channel if phonons couple with photons forming hybrid surface quasiparticles called surface phonon-polaritons (SPhPs). Here, we experimentally demonstrate the formation of SPhPs on the surface of SiN nanomembranes and subsequent enhancement of heat conduction. Our measurements show that the in-plane thermal conductivity of membranes thinner than 50 nm doubles up as the temperature rises from 300 to 800 kelvin, while thicker membranes show a monotonic decrease. Our theoretical analysis shows that these thickness and temperature dependencies are fingerprints of SPhP contribution to heat conduction. The demonstrated thermal transport by SPhPs can be useful as a previously unidentified channel of heat dissipation in a variety of fields including microelectronics and silicon photonics.
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影响因子：
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作者：
Biswas, Kanishka;He, Jiaqing;Kanatzidis, Mercouri G.
通讯作者：
Kanatzidis, Mercouri G.
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作者：
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Volz, Sebastian
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作者：
Tranchant, Laurent;Harnamura, Satoki;Miyazaki, Koji
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作者：
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作者：
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