光-物质相互作用引起界面电荷和能量转移，这是光催化、能量收集和光电探测等技术的基础。与这些过程相关联的最常见机制之一依赖于载流子注入。然而，与这种热电子注入有关的能量传输的确切作用仍然不清楚。当使用中间绝缘层抑制电荷转移或使用非共振激发时，等离子体辅助光催化效率可以提高，这表明即使电荷转移被抑制，额外的能量传输和热效应也可以发挥明显的作用。这为界面处的催化和等离子体增强提供了一种额外的界面机制，该机制超越了传统假设的物理电荷注入
弗吉尼亚大学工程学院的一项研究突破证明了一种控制温度并延长电子和光子设备（例如传感器，智能手机和晶体管）寿命的新机制。
该发现来自弗吉尼亚大学在热工程研究小组的实验和模拟中，对有关半导体设计中传热的基本假设提出了挑战。在设备中，金属和半导体材料的连接处形成电接触。传统上，材料和设备工程师一直认为电子能量会通过称为电荷注入的过程跨过这个结。电荷注入假定，随着电荷的流动，电子会从金属物理跃迁到半导体中，并带走多余的热量。这改变了绝缘或半导电材料的电组成和性能。与电荷注入同时进行的冷却会大大降低器件的效率和性能。
研究团队发现了一条新的传热路径，该路径具有与电荷注入相关的冷却优点，而没有电子物理地移动到半导体器件中的任何缺点。这种机制被称为为弹道热注射。半导体材料吸收大量热量，但电子数量保持恒定。通过保持恒定的电荷密度来冷却电触点的能力为电子冷却提供了新的方向，而又不影响器件的电和光学性能。能够独立优化材料和设备的光学，电和热行为，从而提高了设备性能和使用寿命。”
研究人员在激光计量学方面的专长-测量纳米级的能量转移-揭示了弹道热注射技术作为设备自冷却的新途径。其中涉及的测量技术特别是光学激光光谱学，是一种测量跨金属-半导体界面传热的全新方法。
该团队的发现也为红外传感技术提供了希望。同时表明，只要氧化镉保持高温，光学调谐就会持续。
图1 界面能量传递的机理和实验原理
该研究成果发表在《Nature Nanotechnology》, 2021, 16:47–51, 题目：“Long-lived modulation of plasmonic absorption by ballistic thermal injection”。
