Фокусировка фононов и особенности фононного транспорта в объёмных и наноструктурированных полупроводниковых кристаллах

И.И. Кулеев, И.Г. Кулеев, С.М. Бахарев

Исследовано влияние фокусировки фононов на фононный транспорт в объёмных и наноструктурированных полупроводниковых кристаллах. дано полное аналитическое решение проблемы диффузного рассеяния фононов на границах образцов конечной длины с круглым, квадратным и прямоугольным сечениями. использование полученных результатов позволило согласовать расчеты теплопроводности с экспериментальными данными, как для объемных кристаллов кремния, так и для кремниевых нанопроводов. Показано, что в интервале температур от 20К до 300К для кремниевых нанопроводов диаметрами порядка 50 нм граничное рассеяние доминирует. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации работы кремниевых микросхем, а также при создании новых полупроводниковых устройств.

Температурные зависимости теплопроводности для объемных образцов кремния с квадратным сечением (a); для кремниевых нанопроводов с круглым сечением (b).

 

Полный список публикаций по представляемой работе:

  1. И.И.Кулеев, И.Г.Кулеев, С. М. Бахарев, А. В. Инюшкин. Времена релаксации и длины свободного пробега фононов в режиме граничного рассеяния для монокристаллов кремния. ФТТ 55, 24-35, (2013).
  2. I.I. Kuleyev, I.G. Kuleyev, S.M. Bakharev, A.V. Inyushkin. Features of phonon transport in silicon rods and thin plates in the boundary scattering regime. The effect of phonon focusing at low temperatures. Physica B 416, 81–87 (2013).
  3. И.И. Кулеев, И.Г. Кулеев, С.М. Бахарев, А. В. Инюшкин. Влияние дисперсии на фокусировку фононов и анизотропию теплопроводности монокристаллов кремния в режиме граничного рассеяния. ФТТ 55, 1441-1450 (2013).
  4. I.I. Kuleyev, I.G. Kuleyev, S.M. Bakharev, A.V. Inyushkin. Effect of phonon focusing on the temperature dependence of thermal conductivity of silicon. Physica B, (2013), (в печати).
  5. И.Г. Кулеев, И.И. Кулеев, С. М. Бахарев. Фокусировка фононов и температурные зависимости теплопроводности кремниевых нанопроводов. ЖЭТФ, 145, вып. 2,(2014).