Рассеяние и перенос энергии в наноразмерных устройствах

Понимание рассеяния и переноса энергии в наноразмерных структурах имеет большое значение для проектирования энергоэффективных схем и систем преобразования энергии. Это также является богатой областью для фундаментальных открытий на стыке взаимодействий электронов, решётки (фононов) и оптических возбуждений (фотонов). В этом обзоре представлен прогресс последних лет в понимании и управлении рассеянием и переносом энергии в наноразмерных твердотельных структурах. Сначала рассматривается диапазон энергопотребления — от наноразмерных транзисторов (∼10−8 Вт) до крупных центров обработки данных (∼109 Вт). Затем основное внимание уделяется рассеянию энергии в наноразмерных схемах, кремниевых транзисторах, углеродных наноструктурах и полупроводниковых нанопроводах. Также рассматриваются концепции стационарного и переходного теплового переноса применительно к наноразмерным устройствам с временем переключения менее наносекунды. Наконец, анализируются современные направления исследований, связанные с переносом энергии, включая электрическую и тепловую проводимость наноструктур, тепловое выпрямление и роль повсеместно распространённых границ раздела материалов.