Влияние морфологии на фононную теплопроводность нанопроволок Si, Ge и Si/Ge типа ядро/оболочка
Министерство образования Республики Беларусь, Материаловедение, новые материалы и технологии, 2.14
Министерство образования и науки Российской Федерации, Приоритет-2030 НИЯУ МИФИ
Холяво И.И.1, Хомец А.Л.1, Сафронов И.В.2, Филонов А.Б.1, Мигас Д.Б.
1,3
1Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск, Беларусь
2Белорусский государственный университет, Минск, Республика Беларусь
3Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", Москва, Россия
Email: kholyavo.ivan@gmail.com, infuze193@gmail.com, fiz.safronov@mail.ru, filonovab1@mail.ru, migas@bsuir.by
Поступила в редакцию: 1 декабря 2021 г.
В окончательной редакции: 2 марта 2022 г.
Принята к печати: 21 марта 2022 г.
Выставление онлайн: 29 апреля 2022 г.
Для термоэлектрических применений полупроводниковых нанопроволок дополнительным фактором понижения их теплопроводности является изменение морфологии. В данной работе для нанопроволок Si, Ge, а также Si/Ge типа ядро/оболочка методом неравновесной молекулярной динамики исследовано влияние объемной доли и типа материала ядра на теплопроводность при 300 K. Принимались во внимание нанопроволоки с экспериментально наблюдаемыми <100>, <110>, <111> и <112> ориентациями и различными сечениями. Обнаружено, что для <112>-ориентированных нанопроволок Si-ядро/Ge-оболочка при объемной доле ядра ~30% теплопроводность является наименьшей (5.76 Вт/(м · K)), в то время как значения теплопроводности для нанопроволок из чистого Si и Ge составляют 13.8 и 8.21 Вт/(м · K) соответственно. Ключевые слова: нанопроволока, структура ядро/оболочка, морфология, кремний, германий, теплопроводность, молекулярная динамика.
- F. Dominguez-Adame. Phys. E: Low-Dim. Syst. Nanostructures, 113, 213 (2019)
- А.Ф. Иоффе. Полупроводниковые термоэлементы (М.; Л., Изд. АН СССР, 1956) c. 103
- N.I. Goktas, P. Wilson, A. Ghukasyan, D. Wagner. Appl. Phys. Rev., 5 (4), 041305 (2018)
- L. Yang, Z.-G. Chen, M.S. Dargusch, J. Zou. Adv. Energy Mater., 8 (6), 1701797 (2018)
- W.S. Capinski, H.J. Maris, E. Bauser, I. Silier, M. Asen-Palmer, T. Ruf, M. Cardona, E. Gmelin. Appl. Phys. Lett., 71 (15), 2109 (1997)
- C.J. Glassbrenner, G.A. Slack. Phys. Rev., 134, A1058 (1964)
- M. Hu, D. Poulikakos. Nano Lett., 12, 5487 (2012)
- X. Mu, L. Wang, X. Yang, P. Zhang, A.C. To, T. Luo. Sci. Rep., 5, 16697 (2015)
- J. Samaraweera, J.M. Larkin, K.L. Chan, K. Mithraratne. J. Appl. Phys., 123, 244303 (2018)
- X. Chen, Z. Wang, Y. Ma. J. Phys. Chem. C, 115, 20696 (2011)
- M. Shelley, A.A. Mostofi. Europhys. Lett., 94, 67001 (2011)
- H. Karamitaheri, N. Neophytou, M.K. Taher, R. Faez, H. Kosina. J. Electron. Mater., 42 (7), 2091 (2013)
- Y. Zhou, Y. Chen, M. Hu. Sci. Rep., 6, 24903 (2016)
- S. Sarikurt, A. Ozden, A. Kandemir, C. Sevik, A. Kinaci, J.B. Haskins, T. Cagin. J. Appl. Phys., 119, 155101 (2016)
- O. Hayden, R. Agarwal, W. Lu. Nano Today, 3 (5), 12 (2008)
- A. Ozden, A. Kandemir, F. Ay, N.K. Perkgoz, C. Sevik. J. Electron. Mater., 45, 1594 (2016)
- M. Hu, K.P. Giapis, J.V. Goicochea, X. Zhang, D. Poulikakos. Nano Lett., 11 (2), 618 (2011)
- J. Chen, G. Zhang, B. Li. Nano Lett., 12 (6), 2826 (2012)
- Y. Gao, Y. Zhou, M. Hu. J. Mater. Chem. A, 6, 18533 (2018)
- F. Sansoz. Phys. Rev. B, 93, 195431 (2016)
- A. Porter, C. Tran, F. Sansoz. Phys. Rev. B, 93, 195431 (2016)
- T. Markussen. Nano Lett., 12 (9), 4698 (2012)
- J.-N. Shen, L.-M. Wu, Y.-F. Zhang. J. Mater. Chem. A, 2, 2538 (2014)
- P. Heino. Eur. Phys. J. B, 60 (2), 171 (2007)
- Z. Aksamija, I. Knezevic. Phys. Rev. B, 82 (4), 045319 (2010)
- H. Karamitaheri, N. Neophytou, H. Kosina. J. Appl. Phys., 113 (20), 204305 (2013)
- D.B. Migas, V.E. Borisenko. J. Appl. Phys., 105, 104316 (2009)
- D.B. Migas, V.E. Borisenko, Rusli, C. Soci. Nano Converg., 2, 16 (2015)
- S. Plimpton. J. Comp. Phys., 117, 1 (1995)
- J. Tersoff. Phys. Rev. B, 39 (8), 5566 (1989)
- Y. He, I. Savic, D. Donadio, G. Galli. Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 16209 (2012)
- Y.S. Ju, K.E. Goodson. Appl. Phys. Lett., 74 (20), 3005 (1999)
- А.Л. Хомец, И.И. Холяво, И.В. Сафронов, А.Б. Филонов, Д.Б. Мигас. ФТТ, 64 (5), 564 (2022)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.