目的及意义

科技变化日新月异，按摩尔定律推算，在未来的10余年里，继续提高计算机的储存密度和运算能力将面临严峻的挑战，电子器件和设备的尺寸也由此变得越来越小，在更加苛刻的工作环境下，不断升高的运行速度和频率，对微纳尺度下的热运输提出了更高的要求。

除此之外，诸如改进的热障，高效热电能量转换、相变存储器、热辅助磁记录、纳米电子学热管理以及用于热疗的治疗药物等多种技术驱动因素也正在激发着对纳米级热输运应用物理的研究[2]。

而研究发现，当系统尺寸达到纳米量级时，热量传输则会受到两个因素的影响：声子域作用[3]和在声子弹道输运范围内的边界散射的增加[6]。边界和界面散射对微纳尺寸系统热传导的影响在支撑薄膜、超晶格、多种介质和纳米线等材料中均有体现，此外石墨烯和碳纳米管的复合材料中也可以明显看到界面对热流的阻碍作用。

综上，界面是纳米级热输运中的重要研究内容。

另外一方面，基于硅锗在电子学热管理方面混合使用范围比较广泛，且关于他们的研究也是热输运研究中的热点之一；因此选择硅锗作为界面热阻的研究材料十分有意义。

国内外研究现状

早在1936年，Kiirti等人就已经表达出来液体氦和固体之间可能存在热阻的想法，但是，他们都假定热阻很小，因此忽略了它。仅仅几个月之后，Keesom等人认识到界面处的热阻“相当可观”，但他们也允许这个想法在没有进一步提及的情况下通过。1941年，Kapitza报告了热流流过氦和固体之间边界附近的温度下降，并定义了这种热阻。 十多年后，Khalatnikov（1952）提出了一个模型AMM，即现在称为声学失配模型的近似模型，以解释热阻—热边界阻力发生在与氦边界处。在边界上存在热量情况下，这种热阻会导致边界温度不连续。这种热界面电阻（通常称为Kapitza电阻）被定义为界面处的温度不连续性与穿过该界面的每单位面积的功率之比。不久人们发现了声学失配模型的局限性，即AMM只适用于低温情况；1987年，提出了DMM模型，即漫反射失配模型。DMM是AMM反面极端，它假设所有声子在界面都发生漫散射，散射后声子不具有入射声子的任何特性。在DMM模型中，声子传播的概率仅仅依赖于界面两侧材料中的声子状态密度[21]。

2011年，杨诺等人发现,尽管目前已有一部分实验对金属/半导体界面进行了研究，但大部分对于金属/半导体界面的模拟仍然只考虑了声子-声子在界面处的相互作用。在金属/半导体界面中，热量传输的通道有三种：（1）金属中的声子与半导体中的声子直接耦合；（2）金属中的电子与半导体中的声子直接耦合；（3）金属中的电子先与金属中的声子相耦合，然后再与半导体中的声子耦合。 Sergeev 指出第二种热流通道对于有较强电声耦合作用的界面而言是非常重要的。 Majumdar 和 Reddy 也指出第三种热流通道对于高温下的界面热输运而言是不可忽略的。Mahan 提出了一种热流理论，该理论认为金属中的电子与离子晶体中的声子是通过表面电荷进行相互作用的[8]。

2012年，Chalopin 等人利用分子动力学模拟研究了Si/Ge界面热导，以及其与温度和周期厚度的依赖关系[4]。2013年，Z.Aksamija等研究了Si/Ge和Si_1-xGe_x/Si_1-yGe_y合金超晶格中基于单模声子玻尔兹曼输运方程在弛豫时间近似和全声子色散情况下的热输运,捕获了超晶格周期增加时导热系数的观测值的增加以及热导率的面内与横截面内的各向异性[10]；2017年K.Gordiz使用新开发的界面电导模态分析方法研究了不同结晶和非晶Si/Ge界面处的热传导，该方法不依赖于PGM，因此可以用无序材料处理界面[9]。

发展至今，研究者们已经探索出了多种方式来研究纳米尺度下热运输。模拟方法包括分子动力学模拟(molecular dynamics，MD)[11]，蒙特卡洛(Monte Carlo，MC)[12]，晶格动力学模拟(lattice dynamics，LD)[13]，非平衡格林函数(nonequilibrium Green’sfunction，NEGF)[14]，玻尔兹曼输运方程(Boltzmanntransportequation，BTE)[15]等方法。

另外一方面，对于热导率的实验测量也得到了发展。2005年，基于热风速仪线探头的扫描热显微镜sSThMd的理论和实验校准被提出[18]。除此之外，还有3ω法[16]、时域热反射法[17]、频域热反射法[19]、非侵入式拉曼测温法[22]。