弯曲硅纳米带

应变梯度陷热

通过弯曲引入非均匀应变，在保持结构完整的同时大幅抑制热输运，为纳米尺度热管理提供了新手段。

Yang, Lin · 岳圣瀛 · Tao, Yi · Shuo, Qiao · Hang, Li · Dai, Zhaohe · Song, Bai · 陈云飞 · 杜进隆 · Li, Deyu · 高鹏

Nature 2024

参数信息

热导率降幅

34 %

技术优势

热导率骤降 34%

0.112% nm⁻¹ 的应变梯度使声子谱展宽，显著增强声子散射，从而大幅抑制热输运。

与均匀应变截然不同

在均匀应变下热导率几乎不变，而同样的硅纳米带在非均匀应变下出现大幅降低，说明应变梯度才是关键。

机制清晰可推广

通过电子能量损失谱直接观测到声子峰沿应变梯度移动了几个 meV，结合第一性原理计算确认了谱展宽增强散射的机制。

应用场景

• 纳米热管理：通过弯曲结构即可大幅降低热导率，为纳米器件热流调控提供无需改变材料成分的新手段。
• 热电器件：硅本身是成熟半导体，若通过应变梯度降低其热导率而不影响电性能，有望提高热电优值。
• 热界面材料：弯曲硅纳米带可作为低热导率填料，降低界面热阻，提升热界面材料性能。
• 芯片散热：在芯片局部引入应变梯度可抑制热扩散，为热点管理提供新思路。