电子显微技术揭示AlN-SiC界面声子输运动力学：亚纳米尺度热阻机制解析

【编辑推荐】来自国际团队的研究人员利用原位振动电子能量损失谱（EELS）技术，首次在电子显微镜下实现了AlN-SiC界面热传输过程中亚纳米级声子动力学的直接观测。该研究突破传统测量局限，发现界面处2 nm范围内的急剧温降及3 nm内光学声子的非平衡态分布，揭示了界面模式主导的声子散射机制，为半导体器件热管理设计提供了关键理论依据。

　　

这项突破性研究通过振动电子能量损失谱（vibrational EELS）技术，如同给原子尺度的热传导过程装上了"高速摄像机"。在电子显微镜的精准操控下，科学家们捕捉到氮化铝-碳化硅（AlN-SiC）界面处令人惊叹的热传导细节：当热量流经界面时，温度曲线在短短2纳米距离内呈现断崖式下降，仿佛遭遇了一道无形的能量屏障。更精妙的发现是，界面两侧声子（晶格振动量子）的"舞蹈"出现了奇妙的不协调——不同振动模式（phonon modes）的导热能力差异，导致界面附近3纳米范围内光学声子（optical phonons）陷入非平衡态，其温度分布随热流方向改变而动态变化。这些发现不仅证实了界面声子散射（phonon scattering）在热阻形成中的核心作用，更为设计下一代高功率芯片的热界面材料提供了分子级别的设计蓝图。