Вплив деформації на теплопровідність SiGe гетероструктур з квантовими точками
Рік:
2017
Сторінок:
С. 115-118
Тип документу:
Стаття
Головний документ:
Київський Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка / Київський, університет імені національний; редкол.: голов. ред. Анісімов А.В. ; Хусаінов Д.Я., Arturs Medvids, Miklos Ronto [та ін.]. - Київ, 2017
Анотація:
В роботі використано метод нерівноважної молекулярної динаміки для дослідження впливу деформацій на теплопровідність SiGe гетероструктур з квантовими точками. Для моделювання теплопровідності кремній-германієвих гетероструктур застосовано емпіричні потенціали Стіллінджера-Вебера і Терзофф. Вивчались залежності коефіцієнта теплопровідності від гідростатичної та одновісної деформацій. Показано, що теплопровідність SiGe гетеро структур неперервно зменшується (збільшується) при зміні гідростатичної (одновісної) деформації від деформації стиснення до деформації розтягу. Для з"ясування фундаментальних фізичних механізмів проаналізовано швидкості та теплоємність, пов"язані з фононними модами. Також розраховано теплопровідність SiGe гетероструктур при Т=300 Кз різним об"ємним вмістом квантових точок.
Встановлено, що теплопровідність гетероструктур нелінійно зменшується при зростанні об"ємної частки нановключень. Отриманий результат пояснюється зростанням ймовірності фононного розсіювання на границях поділу. Виявлені в роботі закономірності є важливими для термоелектричних застосувань SiGe гетероструктур з квантовими точками.
In this paper, non-equilibrium molecular dynamics simulations are employed to study the effects of strain on the thermal conduct&ivity of SiGe heterostructures with quantum dots. The Stillinger-Weber and Tersoff interatomic potentials are employed to simulate thermal conductivity of SiGe heterostructures. Dependence of the thermal conductivity on hydrostatic and uniaxial strai&n is studied. The thermal conductivity of the strained SiGe heterostructures is shown to decrease (increase) continuously when the hydrostatic (uniaxial) strain changes from compressive to tensile. To achieve a fundamental understanding of the physic&al mechanisms, mode-specific group velocities of phonons and the specific heat of each propagating phonon modes are analyzed in details. We calculated also the thermal conductivity of SiGe heterostructures with different volumetric ratio of quantum d&ots at 300 K. It is found that by raising the volumetric ratio of nanoinclusions, thermal conductivity of heterostructures decreases nonlinearly. The decreasing thermal conductivity is due to the increased phonon scattering at high surface to volumet&ric ratio. Our findings are important for the thermal management in SiGe-based electronic devices and for thermoelectric applications of quantum dot heterostructures.
