半导体超格结构中的高温声子相干性与隧穿效应

声子是晶体振动的量子，是半导体和绝缘体的主要热载流子。由于热管理对向更高集成度和功率密度的纳米半导体器件开发至关重要，因此有效声子操控的需求日益迫切。声子也表现出波粒二象性，而在当前半导体结构中通常被当作粒子流来处理。在结构尺寸缩小至纳米和原子尺度时，声子的波行为开始占主导地位，对这些声子行为及其操控的研究在实验中长期存在挑战。本文展示了在半导体结构中实现了声子相干传输，这是一种基于波的热传导方式。我们在InAs/AlAs超格结构中成功观察到在最高可达500 K的广泛温度范围内的稳健声子相干性和隧穿效应，这是相较于低温条件在实际应用温度上的突破。我们的结果表明，尽管在纪录水平的界面密度下，声子相干性仍然稳健存在，第一性原理计算清晰揭示了其波粒二象性。这一发现为在极端尺度下高效热声子工程铺平了前景，具有广泛的半导体器件应用前景，包括微电子、光电子和热电子器件。