研究目的
提出并研究一种热金属氧化物半导体（MOS）开关，通过外部偏压控制等离激元材料中的载流子密度，从而主动调制近场热通量，其原理类似于电子MOS器件。
研究成果
所提出的热MOS开关通过使用栅极可调材料（如ITO、掺杂硅和碳化硅上的石墨烯），实现了近场热通量的显著主动调制，对比度高达225%。该方法具有高速调制（GHz范围）、CMOS兼容性和低功耗特点，在热管理、能量转换和热电路领域具有应用潜力。未来工作应聚焦于实验实现及实用器件的优化。
研究不足
该研究属于理论计算性质，缺乏实验验证。其假设了理想条件（如完美界面和无缺陷）。最大栅极电压受限于碳化硅的击穿场强（3兆伏/厘米），且未解决漏电流或材料缺陷等实际问题。该分析仅针对特定材料，可能无法推广至所有氧化物或等离子体薄膜。近场效应仅在微小间距（小于热波长）时占主导地位，因而应用范围局限于纳米级间隙。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用基于涨落电动力学的理论方法来模拟近场热传递。设计包含一个热MOS结构，在氧化物层（SiC）上覆盖等离子体薄膜，并由金属电极控制。
2：样本选择与数据来源：
未使用物理样本；该工作为计算研究，聚焦于SiC、ITO、掺杂硅和石墨烯等材料，参数均取自文献。
3：实验设备与材料清单：
未提及实验设备；本文为理论研究。材料包括SiC（作为氧化物）、ITO、掺杂硅、石墨烯和银（作为电极），其介电常数通过德鲁德模型和洛伦兹模型建模。
4：实验步骤与操作流程：
计算涉及利用分层介质的传输矩阵形式求解热通量方程，参数包括真空间隙距离（如10 nm、16 nm、100 nm）、温度（T1=600 K，T2=300 K）以及通过栅极电压调节的载流子密度。
5：数据分析方法：
数值计算光谱传递函数和总热通量，结果以半无限SiC板之间的热传递为基准进行归一化。分析包括绘制光子透射概率和热通量随频率及波数的变化曲线。
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SiC
Serves as the oxide layer in the thermal MOS switch, providing electrical insulation and supporting surface phonon polaritons for heat transfer.
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ITO
Used as a transparent conductive oxide in the plasmonic film, with tunable carrier density for modulating near-field heat transfer.
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doped Si
Used as a semiconductor in the plasmonic film, with p-doping for carrier density modulation in the thermal MOS switch.
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graphene
Used as a monolayer plasmonic material with tunable carrier density for near-field heat transfer modulation.
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silver
Used as the back-side gating electrode (metal part) in the thermal MOS configuration.
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