近日，廈門大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的于大全教授和林偉毅助理教授團(tuán)隊(duì)在納米尺度下金剛石的熱能輸運(yùn)機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展，將相關(guān)研究成果發(fā)表在頂級期刊《Advanced Functional Materials》上。

金剛石，作為一種具有卓越物理特性的超寬帶隙半導(dǎo)體材料，其高擊穿電場、高熱導(dǎo)率以及高載體遷移率使其成為制備高功率、高頻、高溫及低功率損耗電子器件的首選材料。尤其在當(dāng)前電子器件小型化和高密度集成的趨勢下，金剛石更是展現(xiàn)出了其在熱管理方面的巨大潛力。

團(tuán)隊(duì)通過精密的實(shí)驗(yàn)手段，將單晶金剛石減薄至幾十納米數(shù)量級，并利用拉曼光譜技術(shù)監(jiān)測聲子能量的變化。他們發(fā)現(xiàn)，在較高溫度下，金剛石薄片的熱導(dǎo)率遵循κ~1/T的衰減規(guī)律，這與Debye-Callaway模型的預(yù)測相符，進(jìn)一步證實(shí)了Umklapp聲子散射的存在。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還觀察到了熱導(dǎo)率與熱傳輸路徑尺度之間的對數(shù)發(fā)散關(guān)系，即κ~log(L)，這符合Fermi-Pasta-Ulam模型的預(yù)測。這一發(fā)現(xiàn)揭示了金剛石在納米尺度下獨(dú)特的二維聲子特性，并表明超薄金剛石仍具有卓越的面內(nèi)熱導(dǎo)率，其值高達(dá)2000 W/mK，遠(yuǎn)超大多數(shù)金屬和半導(dǎo)體材料。

這些研究成果不僅擴(kuò)展了我們對3D晶體在納米尺度能量輸運(yùn)的理解，更為金剛石在芯片熱管理中的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。事實(shí)上，研究團(tuán)隊(duì)已與華為、廈門云天等企業(yè)展開了緊密合作，系統(tǒng)研究了芯片與金剛石襯底鍵合以及集成散熱技術(shù)，相關(guān)研究成果已發(fā)表在《IEEE Electron Device Letters》和《Journal of Materials Science and Technology》等權(quán)威期刊上，為推進(jìn)金剛石散熱產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

免責(zé)聲明 | 內(nèi)容源自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。如涉侵權(quán)，請聯(lián)系我們處理