革命性测温技术揭示电子器件纳米级热点

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深入导线：罗切斯特研究人员在团队设计的产生陡峭温度梯度的电加热器结构上演示超高分辨率测温技术。（图片：University of Rochester/J. Adam Fenster）

当笔记本电脑或智能手机等电子设备过热时，根本上是遭遇纳米级热传递问题。定位问题源头如大海捞针。

“现代电子器件的基本构建块是具有纳米级特征的晶体管，因此要了解哪些部分过热，第一步是获得详细温度图，”罗切斯特大学机械工程系助理教授、激光能量实验室科学家 Andrea Pickel 表示，“但你需要纳米级分辨率的工具才能做到。”

现有光学测温技术因空间分辨率基本限制而不切实际。Pickel 和她的材料科学博士生 Ziyang Ye、Benjamin Harrington 通过利用诺贝尔化学奖获奖的光学超分辨率荧光显微镜技术（用于生物成像），设计新方法克服这些限制。在《Science Advances》新研究中，研究人员概述了利用发光纳米颗粒绘制热传递图谱的过程。

通过在器件表面施加高掺杂上转换纳米颗粒，研究人员能从 10 毫米远处实现纳米级超高分辨率测温。据 Pickel 称，在超分辨率显微镜领域该距离极远，生物成像技术通常工作距离不足 1 毫米。

Pickel 表示，虽生物成像技术提供巨大灵感，但应用于电子器件面临重大障碍，因材料截然不同。“我们的需求与生物学家截然不同，他们观察细胞和水基材料，”她说，“他们常在物镜和样品间有水或油等液体。这对生物成像很好，但若处理电子器件，这是绝对要避免的。”

论文使用团队设计的产生陡峭温度梯度的电加热器结构演示技术，但 Pickel 称其方法可供制造商改进各种电气元件。为进一步改进工艺，团队希望降低激光功率并优化纳米颗粒涂层施加方法。

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