Pekin Universitetinin Fizika Məktəbi, Beynəlxalq Kvant Materialları Mərkəzindəki Gao Penq-in tədqiqat qrupu sub-nanometr ayırdetmə ilə fazalararası fonon nəqlinin vizuallaşdırılması üçün sıçrayış metodu işləyib hazırlayıb. Elektron mikroskopiyasında sürətli elektron qeyri-elastik səpilməsindən istifadə edərək, komanda birbaşa olaraq temperatur sahələrini və interfeyslər arasında istilik müqavimətini ölçdü və nanoölçülüdə fonon vasitəçiliyi ilə istilik nəqlinin mikroskopik mexanizmini açdı.

Tədqiqat “Nature” jurnalında “Probing fonon transport dynamics through an interface through elektron mikroskop ” başlığı ilə dərc olunub .

Fononlar istilik keçiriciliyi, elektrik nəqli və işıq qarşılıqlı təsirinin mərkəzidir. Müasir yarımkeçirici cihazlarda material interfeyslərində fonon uyğunsuzluğu əhəmiyyətli istilik müqaviməti yaradır, performansı məhdudlaşdırır. Bununla belə, mövcud üsullar bugünkü sub-10 nm texnologiyaları üçün lazım olan məkan qətnaməsinə malik deyil.

Bu tədqiqat nanoölçülü termofizikada uzun müddətdir davam edən problemi həll edir: fazalararası temperatur dəyişikliklərinin və atom dəqiqliyində müqavimətin ölçülməsi. O, yeni nəsil yarımkeçiricilər üçün əsas olan daxili interfeyslərdə, qüsurlarda və nanostrukturlarda istilik nəqlini xarakterizə etmək üçün güclü yeni alət təqdim edir.

Bu qabaqcıl tədqiqatda komanda misli görünməmiş sub-nanometr məkan qətnaməsi ilə temperatur və istilik müqavimətini xəritələşdirməyə imkan verən elektron mikroskopiyadan istifadə edərək fonon vizuallaşdırma texnikasını inkişaf etdirdi. Xüsusi hazırlanmış in-situ istilik daşıma qurğusundan istifadə edərək, onlar alüminium nitrid/ silikon karbid (AlN/SiC) hetero-qovuşması üzrə istilik axınını sabitləşdirdilər , nəticədə bu günə qədər bildirilmiş ən dəqiq interfeys temperaturu xəritəsi əldə edildi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750657590&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-phonon-materials-visualized-atomic.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750657590505&bpp=2&bdt=199&idt=-M&shv=r20250617&mjsv=m202506170101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750657291%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750657291%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750657291%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6172119683033&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1778&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=42532524%2C95353387%2C95362655%2C95344790%2C95359266%2C95364330%2C95364391&oid=2&pvsid=2508235899715312&tmod=1538617783&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage3.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=2&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=494

180 K/μm temperatur qradiyenti altında Gao Peng komandası AlN/SiC interfeysində cəmi ~2 nanometr ərzində baş verən 10-20 K kəskin temperatur sıçrayışını müşahidə etdi. Əksinə, toplu AlN və ya SiC-də oxşar temperatur düşməsi onlarla və yüzlərlə nanometri əhatə edəcək, bu da interfasial istilik müqavimətinin toplu materialdan təxminən 30-70 dəfə böyük olduğunu göstərir və nanoölçülü istilik nəqlində interfeyslərin kritik rolunu vurğulayır.

Tədqiqatçılar həmçinin Bose-Einstein paylanmasından kənara çıxan, interfeysə yaxın ~3 nm bölgədə qeyri-taraz fonon vəziyyətlərini müəyyən etdilər. İrəli və tərs istilik axını altında fonon rejimi paylamalarını müqayisə edərək, çip interfeysinin dizaynı və istilik idarəetməsi üçün əsas anlayışları təmin edən dinamik qeyri-elastik nəql proseslərini aşkar etdilər.

Təbiətin baş redaktoru Stuart Thomas şərh etdi: “Nanomiqyasda temperaturun ölçülməsi artıq son dərəcə çətin bir işdir. Bu məqalə bundan kənara çıxır və bizə bu çox kiçik miqyaslarda istiliklərin interfeyslər arasında necə axdığı və bu cür proseslərdə vasitəçilik edən fonon qarşılıqlı təsirləri haqqında fikir verir. Burada öyrənilən materiallar elektron cihazların idarə edilməsində də böyük maraq olduğu üçün onların idarə edilməsində də vacibdir. tənqidi.”

Daha çox məlumat: Fachen Liu və digərləri, Elektron mikroskopiya ilə interfeys boyunca fonon daşıma dinamikasının araşdırılması, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09108-6

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Pekin Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir