Вышедшие номера
Влияние морфологии поверхности и границ раздела на продольную фононную теплопроводность в тонкопленочных структурах Ge(001) и Si/Ge(001)
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: infuze193@gmail.com, igor.safronov.junior@gmail.com, filonovab1@mail.ru, migas@bsuir.by
Поступила в редакцию: 24 марта 2023 г.
В окончательной редакции: 29 марта 2023 г.
Принята к печати: 29 марта 2023 г.
Выставление онлайн: 23 мая 2023 г.

Методом неравновесной молекулярной динамики проведено исследование продольной фононной теплопроводности при 300 K в наноразмерных гомогенных Ge(001) и слоистых Si/Ge(001) пленках с p(2x1) поверхностной реконструкцией вдоль различных направлений. Установлено появление анизотропии теплового транспорта в рассматриваемых пленках, которая обусловлена как морфологией поверхности, так и резкими Si/Ge границами раздела. Для направления, когда димеры и Si-Ge-связи на границе раздела лежат в плоскости, параллельной направлению теплового потока, наблюдается наименьшая теплопроводность (~5-18 Вт/(м·K) в диапазоне от ~1 до 27 нм). Показано, что для пленок с толщинами >13 нм для всех направлений слоистые пленки обладают меньшей теплопроводностью по сравнению с гомогенными. При этом роль морфологии поверхности и границ раздела сводится к различной степени локализации фононов и компенсации более теплопроводящих слоев Si соответственно. Ключевые слова: теплопроводность, молекулярная динамика, Si/Ge тонкие пленки, поверхность, границы раздела.
  1. Z.-G. Shen, L.-L. Tian, X. Liu. Energy Convers. Management, 195, 1138 (2019)
  2. G.J. Snyder, E.S. Toberer. Complex Thermoelectric Materials, 7, 105 (2008)
  3. J.A. Perez-Taborda, O. Caballero-Calero, M. Marti n-Gonzalez. New Research on Silicon --- Structure, Properties, Technology (InTechOpen, London, 2017)
  4. H.R. Shanks, P.D. Maycock, P.H. Sidles, G.C. Danielson. Phys. Rev., 130 (5), 1743 (1963)
  5. A.F. Ioffe. Canadian J. Phys., 34 (12A), 1342 (1956)
  6. E. Dechaumphai, D. Lu, J.J. Kan, J. Moon, E.E. Fullerton, Z. Liu, R. Chen. Nano Lett., 14 (5), 2448 (2014)
  7. P. Heino. Eur. Phys. J. B, 60, 171 (2007)
  8. Z. Aksamija, I. Knezevic. Phys. Rev. B, 82 (4), 045319 (2010)
  9. H. Karamitaheri, N. Neophytou, H. Kosina. J. Appl. Phys., 113, 204305 (2013)
  10. Z.H. Wang, M.J. Ni. Heat Mass Transfer, 47 (4), 449 (2011)
  11. X. Zhang, X. Wu. Comput. Mater. Sci., 123, 40 (2016).
  12. A.L. Khamets, I.I. Khaliava, I.V. Safronov, A.B. Filonov, D.B. Migas. Japan. J. Appl. Phys., 62, SD0804 (2023)
  13. А.Л. Хомец, И.И. Холяво, И.В. Сафронов, А.Б. Филонов, Д.Б. Мигас. ФТТ, 64 (5), 564 (2022)
  14. J. Garg, G. Chen. Phys. Rev. B, 87 (14), 140302 (2013)
  15. Z. Aksamija, I. Knezevic. Phys. Rev. B, 88 (15), 155318 (2013)
  16. A. Kandemir, A. Ozden, T. Cagin, C. Sevik. Sci. Technol. Adv. Mater., 18 (1), 187 (2017)
  17. X. Liu, G. Zhang, Y.-W. Zhang. Carbon, 94, 760 (2015)
  18. Jmol: an open-source Java viewer for chemical structures in 3D: http://www.jmol.org/
  19. A. Stukowski. Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., 18, 015012 (2009)
  20. J. Tersoff. Phys. Rev. B, 39 (8), 5566 (1989)
  21. S. Plimpton. J. Comput. Phys., 117, 1 (1995)
  22. Y. He, I. Savic, D. Donadio, G. Galli. Phys. Chem. Chem. Phys., 14 (47), 16209 (2012)
  23. A. Carreras. (2021), phonoLAMMPS: A python interface for LAMMPS phonon calculations using phonopy (0.8.1), Zenodo (https://doi.org/10.5281/zenodo.5668319)
  24. A. Togo, I. Tanaka. Scr. Mater., 108, 1 (2015)
  25. A. Carreras, A. Togo, I. Tanaka. Comput. Phys. Commun., 221, 221 (2017)
  26. D.B. Migas, P. Raiteri. L. Miglio, A. Rastelli, H. von Kanel. Phys. Rev. B, 69, 235318 (2004)
  27. X. Wang, B. Huang. Sci. Rep., 4, 6399 (2014)
  28. H. Zhu, C. Zhao, P. Nan, X-m. Jiang, J. Zhao, B. Ge, C. Hiao, Y. Xie. Chem. Mater., 33, 1140 (2021)
  29. H. Xie. Mater. Lab., 1, 220051 (2022)
  30. F. Sansoz. Nano Lett., 11, 5378 (2011)
  31. M. Hu, K.P. Giapis, J.V. Goicochea, X. Zhang, D. Poulikakos. Nano Lett., 11, 618 (2011).

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.