極化子　改變半導體技術的微型動力源

編譯／高晟鈞

在名為「熱能傳遞」的高速公路上，熱能透過稱為聲子的量子粒子移動。但在當今最尖端半導體的奈米尺度上，這些聲子並不能帶走足夠的熱量。因此研究人員將目光放在另一種名為「極化子」的混合準粒子，試圖在傳熱高速公路上開闢一條新的奈米級專用車道。

能量的描述

科學家對於能量的描述有幾種。舉例來說，當談論光時，他們會使用「光子」；當談及熱能時，有時候則會使用一種名為「聲子」的量子粒子來描述能量波。然而，根據材料的不同，光子和聲子有時候會聚集並形成一種全新的概念──極化子（Polariton）。

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極化子不同於光子或聲子，使用特殊的方式攜帶能量。但相同的是，極化子也並不是你可以看到或捕獲的物理粒子。它更像是描述能量交換的方式，如同真實存在的粒子一樣。

更具體來說，聲子就像是一台內燃機汽車；光子則像是電動車；而極化子則像是兩者的綜合體，一台油電混和車，保留了兩者的一些特性，也有自己的特殊之處。

極化子

極化子傳遞熱量的能力很大程度上被忽視了，原因有兩點：半導體的存在，材料的尺寸。半導體的存在，使得聲子一定程度上完成了大部份傳熱的工作，而極化子只有在尺寸小到奈米以下時才有顯著影響。

然而，隨著半導體尺寸越來越小，聲子已經無法有效地在奈米尺度上有效地散熱，因此，極化子的價值將越發上升。

應用

晶片製造涉及許多材料，從矽本身到電介質和金屬。極化子的出現無疑為逐漸縮小的半導體尺寸開闢了另一條能量分流的車道。由於將極化子的奈米級傳熱能力融入晶片的設計中，涉及了從物理材料的形狀、厚度等多種參數；因此目前仍停留在理論階段。然而，隨著晶片逐漸走向奈米尺度，極化子的應用勢在必行。

資料來源：scitechdaily

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