Исследователи из Пекинского университета разработали метод визуализации фононов с субнанометровым разрешением, раскрыв механизм теплопереноса на границах раздела материалов.
Команда под руководством Гао Пэна применила метод быстрого неупругого рассеяния электронов в электронной микроскопии, чтобы напрямую измерить температурные поля и тепловое сопротивление на границе AlN/SiC. Результаты опубликованы в Nature.
Фононы критически влияют на теплопроводность, но их поведение на наноуровне оставалось малоизученным. Новый метод позволил зафиксировать скачок температуры на 10–20 К в пределах 2 нм и показал, что межфазное сопротивление в 30–70 раз выше, чем у объёмного материала.
Кроме того, учёные обнаружили неравновесные фононные состояния вблизи границы, отклоняющиеся от классического распределения Бозе — Эйнштейна. Это открытие важно для проектирования полупроводниковых устройств, где управление температурой критично.
Редактор Nature Стюарт Томас отметил, что работа даёт новое понимание теплопереноса в наномасштабе, что особенно актуально для электроники высокой мощности.
Методы микроскопии для визуализации фононного переноса. а. Схематическое изображение экспериментальной установки. б. Распределение изотерм (цветные линии) и направление температурного градиента (чёрные стрелки) вблизи границы раздела AlN/SiC.
Масштабная линейка: 200 нм. Источник: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09108-6
Дополнительная информация: Fachen Liu et al, Probing phonon transport dynamics across an interface by electron microscopy, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09108-6
Источник: https://phys.org/news/2025-06-phonon-materials-visualized-atomic.html