Вплив розміру на теплопровідність решітки в нанодротиках Si та Ge в діапазоні температур від 2 К до кімнатної

Анотація

Теоретично досліджено теплопровідність просторових решіток нанодротів Si і Ge діаметром 22, 37, 56 і 115 нм в температурному діапазоні 2 ÷300 К. Визначено залежності розміру нанодротів Si і Ge від температури плавлення, температури Дебая та групової швидкості, і встановлено зниження останніх із зменшенням діаметра. Вплив розміру на теплопровідність просторової решітки оцінений в рамках моделі Дебая - Каллавея, враховуючій також поздовжні і поперечні фононні моди з яскраво вираженим ефектом розсіювання фононів на межах зразка, а також досліджено вплив дислокацій решітки, шорсткості поверхні та зміни параметра Грюнайзена. Як випливає з отриманих результатів, теплопровідність решіток нанодротів Si і Ge може бути значно менше значення в об'ємі. У рамках роботи показана хороша відповідність результатів відомим експериментальним даним для нанодротів Si таких же діаметрів. У свою чергу, менша теплопровідність решіток нанодротів Ge в порівнянні з Si надалі вимагає експериментальної перевірки.