Роль электронов проводимости в формировании теплового сопротивления границы металл–диэлектрик и электросопротивление металлических пленок при низких температурах (Обзор)

Abstract

В обзоре в рамках теории акустического рассогласования между твердыми телами обсуждается роль электронов проводимости в формировании эффективной акустической прозрачности интерфейса между узкими металлическими пленками и диэлектрическими подложками с высокой теплопроводностью. Рассмотрены как стационарные, так и различные нестационарные режимы излучения фононов из нагреваемых током или короткими лазерными импульсами металлических пленок при низких температурах. Подробно обсуждается, как время энергетической релаксации электронов на фононах eτ и среднее время ухода фононов из пленки es τ могут быть найдены из эксперимента. Теоретическое рассмотрение этих задач проводится с использованием кинетических уравнений для фононной и электронной функций распределения. Рассмотрены стационарные режимы релаксационного и диффузионного теплоотводов от движущегося плоского фронта фазового превращения в пленочной геометрии. В большинстве случаев обсуждается связь между теоретическими результатами авторов обзора и существующей экспериментальной ситуацией.

В огляді в рамках теорії акустичного неузгодженості між твердими тілами обговорюється роль електронів провідності в формуванні ефективної акустичної прозорості інтерфейсу між вузькими металевими плівками і діелектричними підкладками з високою теплопровідністю. Розглянуто як стаціонарні, так і різні нестаціонарні режими випромінювання фононів з металевих плівок, що нагріваються струмом або короткими лазерними імпульсами при низьких температурах. Детально обговорюється, як час енергетичної релаксації електронів на фононах eτ та середній час виходу фононів з плівки es τ можуть бути знайдені з експерименту. Теоретичний розгляд цих завдань проводиться з використанням кінетичних рівнянь для фононної та електронної функцій розподілу. Розглянуто стаціонарні режими релаксацїйного і дифузійного тепловідводів від рухомого плоского фронту фазового перетворення в плівковій геометрії. У більшості випадків обговорюється зв'язок між теоретичними результатами авторів огляду та існуючою експериментальною ситуацією.

This review article is a discussion of the role played by conduction electrons in the formation of an effective acoustic transparency at the interface between narrow metal films and dielectric substrates with high thermal conductivity, within the framework of the acoustic mismatch between solids. We consider both steady and transient regimes of phonon radiation from metal films heated by electric current or short laser pulses, at low temperatures. We discuss in detail how the electron-phonon energy relaxation τ e and the average exit time of the phonons from the films τ es can be found using the experiment. A theoretical analysis of these problems is carried out using kinetic equations for the phonon and electron distribution functions. We examine the steady modes of relaxation and diffusion heat removal from the moving plane phase transition front in the film geometry. In most cases, we discuss the relationship between the theoretical results of the review authors and the existing experimental situation.