科学家揭示“热电子漂流记” 有助革新集成电路产业

历时约6年，中国科学院上海技术物理研究所研究员陆卫的科研团队和复旦大学研究员安正华的科研团队共同合作揭示了“热电子漂流记”，相关研究成果有望革新集成电路产业，比如让芯片越做越小。

这项研究名为“通过散粒噪声对非局域热电子能量耗散进行空间成像”，相关成果新近在国际知名学术期刊《Science》杂志上在线发表。

陆卫4月8日在沪受访时表示，这是国际上第一次把这个（固体的热电子的非平衡态特征）看得非常清楚，这样新的认识可能会带来新的技术发展。

电子被发现一个多世纪，迄今为止，器件应用还局限于近平衡状态的“冷电子”；而“热电子”，科研人员介绍，其状态好比中国唐代诗人李白在《望庐山瀑布》中所描绘的“飞流直下三千尺”。

陆卫表示，电子的这种新奇运动行为类似常见的水流。在平坦的小河中，水流处于缓慢流动的平衡态；一旦通过跳崖式下降处，便会引起水花四溅、水流如同高温加热一般沸腾，这即是热电子的非平衡态。

这一研究有何用处？安正华研究员在受访中称，“我们发现的热电子现象，将来可能会对集成电路产业的器件设计带来一些革新。”

他介绍，比如电脑和手机的芯片里，电子其实一直在流动，流的过程会产生大量的热；随着技术不断进步，器件做得越来越小，小块芯片要耗那么多电，里面的电子会越来越热，这限制了器件变得更小。

据悉，这项热电子科研成果，未来有望提升纳米器件的热管理与能源效率，让芯片越做越小；还可以应用于光电产业，大幅提升太阳能电池等光电转换效率。 该研究工作得到了国家自然科学基金委员会项目、中国科技部国家重点研究计划专项、上海市科委重大项目、中科院海外科学家计划等的资助。