Treinta nanómetros: la distancia en la que un fonón velocista aún no ha tenido tiempo de acelerar. En películas delgadas de nitruro de aluminio, la resistencia térmica permanece casi constante hasta ese espesor: la transferencia de calor ocurre en régimen balístico, donde los fonones (cuantos de las vibraciones de la red cristalina) vuelan sin colisiones. Después comienza la difusión: colisiones frecuentes y aumento de la resistencia con el espesor. El experimento con una serie de películas de 1,6 a 2440 nm crecidas sobre zafiro ha mostrado esta transición con una claridad sin precedentes.

La velocidad de grupo promedio de los fonones en régimen balístico es de 1818 m/s, frente a ~7000 m/s en el material volumétrico. El tiempo de vida de los fonones ópticos al pasar a la difusión aumenta en un orden de magnitud y luego apenas cambia de 119 a 2440 nm. Los cálculos de acumulación de conductividad térmica según los caminos libres muestran que la contribución de los fonones con camino libre menor de 30 nm es despreciable. Esto explica por qué la resistencia no aumenta en espesores pequeños.

Antes de este trabajo no estaba claro a qué espesor de película de AlN la transferencia de calor pasa de balística a difusiva, ni qué papel juegan los defectos y las fronteras. Ahora se ha establecido: hasta 30 nm la resistencia es constante, y más allá crece con el espesor. En régimen balístico los fonones tienen velocidades y tiempos de vida pequeños, mientras que los fonones ópticos "cobran vida" en un orden de magnitud al pasar a la difusión. Esto se logró mediante la comparación sistemática de una serie de películas de distintos espesores, medidas con el mismo método de termorreflexión, con cálculos y microestructura.

La utilidad práctica es directa: se puede elegir el espesor de AlN en las capas de disipación de calor para permanecer en el régimen balístico con la mínima resistencia térmica. Esto es importante para transistores de nitruro de galio, LED ultravioleta y dispositivos de radiofrecuencia de alta potencia, donde el AlN actúa como capa amortiguadora o sustrato. El siguiente paso es medir la conductividad térmica del AlN sobre otros sustratos y con diferentes densidades de defectos, así como comparar directamente con cálculos de primeros principios para microestructuras específicas. Queda abierta la cuestión de la resistencia balística límite y el papel exacto de los defectos interfaciales.