随着硅微电子器件和光子器件小型化的不断发展，纳米器件的冷却越来越具有挑战性。传统的大块材料热传输是由声子控制的，声子是代表材料晶格振动的准粒子，类似于光子代表光波的方式。不幸的是，这种冷却方式在这些微小的结构中已经达到了极限。

然而，当纳米结构器件中的材料变薄时，表面效应占主导地位，这意味着表面波可以提供所需的热传输解决方案。由研究人员领导的由表面的电介质波和表面的电介质波组成的电介质波（由表面的电介质波和电介质波组成的研究小组）已经证明了这种电介质波的前景，东京大学现在已经证明并验证了这些波提供的热导率增强。

“我们在不同厚度的氮化硅薄膜上制备了sphp，并在较宽的温度范围内测量了这些薄膜的导热系数，”该研究的主要作者吴云辉说，“这使我们能够确定在较薄的薄膜中观察到的SPHP对提高导热系数的具体贡献。”

研究小组观察到，当温度从300 K增加到800 K（大约27°C到527°C）时，厚度为50 nm或更小的膜的导热系数实际上增加了一倍。相比之下，在相同的温度范围内，200nm厚的薄膜的电导率降低，因为声学声子仍然在该厚度下占主导地位。

“测量结果显示，氮化硅的介电功能在实验温度范围内没有大的变化，这意味着观察到的热增强可以归因于SPHP的作用，”工业科学研究所的野村正彦（Masahiro Nomura）解释道，“当薄膜厚度减小时，SPhP沿膜界面的传播长度增加，这使得SPhP在使用这些非常薄的薄膜时，能够比声子传导更多的热能。”

SPhPs提供的新冷却通道可以补偿纳米结构材料中降低的声子热导率，因此，SPhPs有望在硅基微电子和光子器件的热管理中得到应用。

参考文献：Y. Wu et al, Enhanced thermal conduction by surface phonon-polaritons, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.abb4461。