2026年1月10日浙江寧波，Flink啟明產鏈&銳杰微共同舉辦2026高導熱封裝材料創新應用論壇。論壇將圍繞Chiplet、3D堆疊封裝、鍵合工藝、高算力芯片、AI智算中心液冷等的熱管理升級需求，聚焦封裝熱管理中的高導熱材料、前沿工藝技術與應用場景適配痛點，搭建產學研用深度交流平臺，推動封裝工藝環節中的材料研發、技術優化與場景落地的融合發展。
2026高導熱封裝材料創新應用論壇，1月10日寧波見！掃碼下方二維碼，立即報名！
科學家發現，在原子尺度上，鉆石能夠以意想不到的方式短暫地捕獲熱量。這可能會影響科學家設計基于鉆石的量子技術的方式，包括超精密傳感器和未來的量子計算機。
華威大學的一個科學家團隊在鉆石的原子缺陷周圍發現了“熱點”，這挑戰了人們對世界上導熱性能最佳的材料的固有認知。 “在金剛石中發現分子尺度缺陷的高溫基態，這讓我們感到非常驚訝，”華威大學物理系教授詹姆斯·勞埃德-休斯解釋說，“金剛石是最佳導熱材料，因此人們會認為能量傳輸會阻止這種效應的發生。然而，在納米尺度上，一些聲子—振動能量包—會滯留在缺陷附近，形成一個微型高溫環境，并對缺陷本身產生作用?！?/span>科學家們透露，他們研究了金剛石中一種特定的原子缺陷，即氮原子取代碳原子并與氫原子鍵合的Ns:H-C0缺陷。當研究人員用超快紅外激光脈沖激發該缺陷的C-H鍵時，他們原本預期熱量會立即散發到金剛石晶格中。然而，先進的光譜學技術揭示了一種奇特的現象：該缺陷短暫地進入了科學家所稱的“熱基態”——這意味著周圍的晶體仍然很熱，并且缺陷本身也發生了改變。
指出，附近積累的振動能量使缺陷的紅外特征峰向更高的能量方向移動，并在幾皮秒內達到峰值，然后衰減。“在這項研究中，我們利用多維相干光譜（2DIR）來研究缺陷，這使我們能夠分離出不同能量光照射下缺陷產生的響應，”牛津大學物理系博士后研究員、前華威大學博士生 Junn Keat 博士說道。
“這是我們首次將這項技術應用于金剛石缺陷的研究，而直接觀測到熱基態的形成超出了我們的預期。我們對這種新方法的結果非常滿意，并期待著利用這項技術研究更多內容?！?/span>研究團隊還解釋了為什么金剛石無法立即釋放這種能量。缺陷通過產生高能量的特定聲子來釋放能量——這些聲子振動傳播距離很短。這些聲子運動緩慢，散射迅速，在缺陷周圍形成一個微小的熱泡，然后最終衰減成運動速度更快、攜帶熱量的振動。“瞬時局部加熱至關重要，因為缺陷是微小而敏感的量子系統，即使其周圍環境發生短暫變化，也會影響其穩定性、精度以及在量子技術中的應用，”華威大學物理系趙嘉輝博士說道。該研究團隊發現，金剛石中的氮空位（NV）和硅空位（SiV）中心等缺陷可作為靈敏的傳感器和量子信息處理的構建模塊。它們的性能取決于自旋態的穩定性——而這些自旋態又會受到周圍晶格振動的強烈影響。
該研究的新發現表明，用于控制缺陷的光學技術可能會無意中產生微小的、短暫的熱點。這些局部溫度峰值會微妙地擾亂自旋態，從而可能影響相干時間和金剛石基量子器件的整體性能。研究人員的研究表明，當金剛石中某些分子尺度的缺陷被光激發時，它們會產生微小的、短暫的“熱點”，這些熱點會瞬間扭曲周圍的晶體。這些扭曲僅持續數萬億分之一秒，但足以影響量子相關缺陷的行為。這項研究以‘Hot-Phonon-Induced Distortion of Diamond Defects on Ultrafast Timescales’為題，發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。研究人員結合合成、超快振動光譜和從頭計算，表明激發缺陷的伸縮振動模式會導致局域聲子的產生和熱基態的形成，在該熱基態中，原子間勢會發生瞬態改變。“我們的研究結果揭示了盡管金剛石具有異常高的導熱性，但仍然存在意想不到的非平衡聲子效應，這對量子缺陷工程具有重要意義，”該研究的研究人員表示。圖1. (a) 鉆石晶體中Ns∶H-C0缺陷的激發與弛豫過程。灰色、藍色和紅色球體分別代表碳、氮和氫原子。紫色箭頭顯示能量從缺陷處轉移的過程。(b) 使用莫爾斯勢（實線）和第一性原理密度泛函理論計算（虛線），計算了Ns∶H-C0 C-H鍵伸縮振動模式的能量和波函數，包括n ? 0基態（紅色）、n ? 1（藍色）、n ? 2（綠色）和n ? 3（紫色）振動態。(c) 通過紅外吸收光譜和理論計算得出的Ns∶H-C0在400°C（藍色）和800°C（紅色）反復退火后的濃度變化。圖2. 在3100至3360 cm?1之間的線性吸收光譜(a)和(b)，包含NVH0在3123 cm?1處的伸縮模式和Ns∶H-C0缺陷在3323 cm?1處的伸縮模式。光譜顯示了扣除本征金剛石背景貢獻后的結果。(c)和(d)分別顯示了在0.6 ps下測量的3188 cm?1 ESA和3323 cm?1 GSB 特征的歸一化2DIR光譜圖。(e)和(f)與(c)和(d)相同，但測量時間為2.0 ps。(d)和(f)中的對角線表示泵浦和探測能量相等。
圖3. (a)–(c) 實驗(a)、(b)和模型(c)中瞬態光密度圖隨泵浦-探測延遲和波數的變化。(a) 3323 cm?1泵浦，3188 cm?1探測顯示了一個中心位于3188 cm?1的ESA特征（紅色，t > 0.5 ps）。(b) 3323 cm?1泵浦，3323 cm?1探測揭示了一個中心位于3323 cm?1的 PFID（t < 0），該特征在t > 0時演變為 GSB（藍色）。3329 cm?1附近的紅色瞬態吸收被歸因于 HGS 的吸收。(c) 與(b)中實驗數據相對應的模擬瞬態吸收，其中 τd ? 1.8 ps， τh ? 2.1 ps， τl ? 3.1 ps。(d) 3188 cm?1 ESA的歸一化積分信號（紅色方塊），用指數衰減（紅色線）擬合，起始于0.5 ps，產生 τESA ? 0.97 ps。(e) (b)中實驗數據在3323 cm?1處t < ?0.5 ps的切片（藍色圓圈）用指數上升擬合，T2 ? 1.2 ps。(f) 不同時間延遲下的實驗（點）和模擬（線）瞬態光密度光譜。
圖4. (a) 鉆石的聲子色散（藍色線條）以及由三聲子發射產生的特定聲子模式（半透明紅色圓圈），當Ns∶H-C0缺陷的n ? 1 LVM 弛豫時。更深的紅色表示參與 HGS 生成的聲子模式數量更多。(b) 鉆石聲子（藍色）的歸一化態密度隨頻率變化。 LVM 弛豫后的非平衡聲子態密度（紅色）在高頻處有多個峰，而室溫下占據的平衡聲子群（綠色）在零波數處達到峰值。(c) 平衡狀態下拉伸模式中心頻率的溫度依賴性。(d) 實驗測得的線寬（點）與計算的線寬（實線）隨溫度的變化。
2026年1月10日浙江寧波，Flink啟明產鏈聯合蘇州銳杰微科技集團有限公司共同舉辦2026高導熱封裝材料創新應用論壇。論壇將圍繞Chiplet、3D堆疊封裝、鍵合工藝、高算力芯片、AI智算中心液冷等的熱管理升級需求，聚焦封裝熱管理中的高導熱材料、前沿工藝技術與應用場景適配痛點，搭建產學研用深度交流平臺，推動封裝工藝環節中的材料研發、技術優化與場景落地的融合發展。（詳情點擊：前瞻先進封裝熱管理前路如何？1月10日寧波-共探答案丨2026高導熱封裝材料創新論壇，銳杰微聯袂17家單位開講）
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來源：DOI: 10.1103/mvdf-bdrx
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