論文の概要: Electron Tunneling Enhances Thermal Conductance through Metal-Insulator-Semiconductor Junctions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.12604v1
• Date: Sun, 16 Nov 2025 14:00:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:24.404952
• Title: Electron Tunneling Enhances Thermal Conductance through Metal-Insulator-Semiconductor Junctions
• Title（参考訳）: 電子トンネルは金属-絶縁体-半導体接合を介して熱伝導を促進する
• Authors: Yizhe Liu, Bo Sun,
• Abstract要約: 金属-絶縁体-半導体接合部による界面熱伝導性を高めるため,新しい熱伝達路である電子トンネルが発見された。 我々のレターは、インターフェースエンジニアリングの必要性を回避し、熱伝導性を高めるための未調査の熱輸送機構を実証している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.7569614066940185
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The presence of interfaces in semiconductor devices substantially hinders thermal transport, contributing disproportionately to the overall thermal resistance. However, approaches to enhance interfacial thermal transport remain scarce without changing the interface structure, as the intrinsic electron and phonon properties of constituent materials set an upper limit. Here, we find a new thermal transport pathway, electronic heat tunneling, to enhance interfacial thermal conductance through metal-insulator-semiconductor junctions. By applying photoexcitation or bias voltage, we observe remarkable thermal conductance increases in operando, opening a new channel for efficient interfacial heat dissipation. The electron quantum tunneling pathway is parallel to conventional phonon-mediated interfacial thermal transport, and violates the Wiedemann-Franz law since this pathway deviates from the paradigm of diffusive transport. Moreover, we develop a tunneling mismatch model to describe the enhanced thermal conductance, originating from tunneling heat flux. Our Letter demonstrates a previously unexplored heat transport mechanism to enhance thermal conductance, bypassing the need for interface engineering. These findings emphasize the essential need to understand semiconductor thermal properties under realistic operating conditions.
• Abstract（参考訳）: 半導体デバイスにおける界面の存在は、熱輸送を著しく妨げ、全体的な熱抵抗に不均等に寄与する。 しかし, 界面熱輸送を促進させるアプローチは, 界面構造を変化させることなく, 構成材料の内在電子とフォノン特性が上限となるため, ほとんど残っていない。 ここでは,金属-絶縁体-半導体接合部による界面熱伝導性を高めるため,新しい熱伝達路である電子トンネルが発見された。 光励起またはバイアス電圧を適用して,オペナンドにおける顕著な熱伝導率の増加を観察し,界面熱散逸を効果的に行うための新しいチャネルを開く。 電子量子トンネル経路は従来のフォノンによる界面熱輸送と平行であり、この経路は拡散輸送のパラダイムから逸脱するため、ヴィーデマン・フランツ法則に違反している。 さらに,トンネル熱流束に起因した熱伝導性の向上を記述したトンネリングミスマッチモデルを構築した。 我々のレターは、インターフェースエンジニアリングの必要性を回避し、熱伝導性を高めるための未調査の熱輸送機構を実証している。 これらの知見は, 現実的な運転条件下での半導体熱物性の理解の必要性を強調した。

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