论文信息：
Sen Zhang, Yongdi Dang, Xinran Li, Yuxuan Li, Yi Jin, Pankaj K Choudhury, Jianbing Xu and Yungui Ma. Transient Measurement of Near-field Thermal Radiation between Macroscopic Objects, Nanoscale 16, 1167-1175 (2024) .
论文链接：
https://doi.org/10.1039/D3NR04938H
研究背景
倏逝波在近场状态中的参与可以大大增强自发热辐射，为研究纳米级光子-声子相互作用提供了独特的机会。然而，准确描述这种微妙的现象是非常具有挑战性的。当发射器和接收器之间的间隙距离远小于热波长（室温下λT≈10μm）时，热激发的倏逝波可以穿过间隙并显著增强热通量。当在有界表面模式（如表面等离子体极化激元（SPP），表面声子极化激元（SPhPs）或双曲模式的辅助下，它变得更加明显。因此，将发射表面设计为具有高光子的局部状态密度（LDOS）是控制热光子以及创造新应用的一个引人注目的研究领域。有大量有趣的物理现象与近场光学相关，在热光伏电池、热逻辑电路、固态制冷、热管理系统等各种应用中具有巨大潜力。作者提出一种瞬态全光学方法来快速表征宏观表面之间的近场辐射传热(NFRHT)。与之前的恒温测量不同，该方法将发射器沿厚度的温度梯度忽略不计。瞬态测量可以很大程度上缩短实验时间。通过测量由不同物质（SiC、SiO2和Si）组成的半有限表面之间的NFRHT来检验该方法的可靠性。
研究内容
实验中使用了三种不同的衬底对：SiC-Al/SiO2、SiO2-Al/SiO2 以及 Si-Al/SiO2。在接近 150 nm 的间隙距离处实施校准程序，以提高整体耗散功率并提高校准精度。如图2a-图2c中绘制了三对不同厚度的冷却曲线。下图所示发射极的瞬态输出能量Qout 的冷却曲线是从 QNF= 0 时使用方程Qout ºcimidT1/dt得出的。SFF和Scon具有不同的温度依赖性（远场辐射或热传导通道的二次或线性关系）。与实验数据相比，拟合结果显示出较高的精度。三对的远场辐射系数SFF范围为0.20至0.26，表明发射器和腔室之间的传热有限。另一方面，Scon 的导电系数在 0.47 到 0.77 的相对较大范围内变化，这表明真正的热接触电阻对接触纳米柱的物质很敏感。可以确定测得的系数（SFF、Scon）可直接用于后续的NFRHT测量。
图2（a）-（c）三种样品冷却过程曲线。（d）-（f）实验耗散功率数据（Qexp）和拟合曲线（QFF拟合+Qcon拟合）随温度变化曲线。
图3（a）三个相同的SiC-SiO2样品的冷却过程。（b）样品的实验近场辐射数据（QNF exp）与理论预测（QNF cal）曲线。
图4（a）–（c） SiC-SiO2、SiO2-SiO2和SiSiO2三种均相样品的发射器冷却过程。（d）–（f）检索了三个样品的实验近场辐射数据 QNF exp（根据系数校准计算的带有误差线的结果）和理论预测结果随ΔT变化曲线。
结论与展望
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