中科院上海技術物理研究所陸衛團隊與復旦大學物理學系安正華課題組等合作，通過采用一種自主研發的可檢測熱電子散粒噪聲的紅外近場顯微鏡技術（SNoiM），直接探測GaAs/AlGaAs單晶材料納米輸運溝道中非平衡態電子電流漲落引起的散粒噪聲，從而揭示了熱電子輸運過程中的能量耗散空間分布信息。相關成果日前在線發表于《科學》雜志。

半導體中的電子可以吸收一定能量（如光子、外電場等）而被激發，處于激發態的電子被稱為熱電子。熱電子可以向較低的能級躍遷，以光輻射的形式釋放出能量，這就是半導體的發光現象。隨著微電子器件按摩爾定律不斷向納米尺度減小、功耗密度不斷增加，器件工作過程中的電子被驅動至遠離平衡態。這些非平衡的熱電子輸運性質和能量弛豫過程會極大影響器件所能達到的工作性能。因此，全面認識甚至操控非平衡熱電子行為，對后摩爾時代的電子學器件發展具有重要的指導作用。然而，非平衡輸運熱電子的實驗檢測具有極大的技術挑戰。

研究人員利用SNoiM技術克服了傳統熱探測手段的低靈敏度、受限于檢測晶格溫度等缺點，發現散粒噪聲引起的紅外輻射具有表面倏逝波特性，且能反映對應熱電子的溫度。隨著器件偏壓的逐步增加，熱電子溫度的分布由局域分布向非局域分布過渡，并呈現明顯的熱電子速度過沖現象。