接頭形狀對(duì)半導(dǎo)體納米線中彈道聲子輸運(yùn)影響的研究.pdf

1、Feynman關(guān)于納米技術(shù)的預(yù)言、超晶格的發(fā)展以及納米微粒的成功制各,使納米技術(shù)成為當(dāng)前物理學(xué)科和材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。同時(shí),納米科學(xué)和技術(shù)的飛速發(fā)展,將光電器件的特征尺寸帶入到納米量級(jí),尺寸效應(yīng)和爆炸式增長(zhǎng)的高密度熱量輸運(yùn),是影響和制約這些器件性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題。因此,納米尺度熱輸運(yùn)性質(zhì)的研究受到了極大的關(guān)注。本文運(yùn)用散射矩陣方法,對(duì)半導(dǎo)體納米線中彈道聲子的輸運(yùn)和熱導(dǎo)性質(zhì)進(jìn)行了討論,發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象。
　　 采用彈性

2、標(biāo)量模型和散射矩陣方法,研究了低溫下通過兩種非連續(xù)接頭連接的半導(dǎo)體納米線中聲學(xué)聲子的輸運(yùn)和熱導(dǎo)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),用突變型接頭連接的半導(dǎo)體納米線中透射系數(shù)不規(guī)則,出現(xiàn)了尖銳的下降谷;而通過臺(tái)階狀接頭連接的半導(dǎo)體納米線中聲學(xué)聲子的透射系數(shù)曲線則表現(xiàn)為較為規(guī)則的量子化平臺(tái),并且在某些約化頻率處出現(xiàn)了透射系數(shù)的垂直上升。當(dāng)溫度趨向于零,且結(jié)構(gòu)為直通道時(shí),總的熱導(dǎo)值接近于基本的量子化單元。而在較高溫度下,約化熱導(dǎo)則隨溫度線性增加。此外,臺(tái)階狀接頭的

3、存在使得結(jié)構(gòu)中聲學(xué)聲子的熱導(dǎo)有了比較大的升高。
　　 運(yùn)用散射矩陣方法,研究了低溫下三種連續(xù)接頭對(duì)半導(dǎo)體納米線中聲學(xué)聲子輸運(yùn)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,接頭的形狀在左右納米線寬度都取固定值時(shí)對(duì)透射系數(shù)有著顯著的影響。當(dāng)約化頻率趨向于零時(shí),喇叭形接頭半導(dǎo)體納米線中聲子的透射系數(shù)最大;在低約化頻率下,透射系數(shù)隨著約化頻率的增加而增大,且懸鏈曲線型接頭的透射系數(shù)最小;三種接頭的透射系數(shù)在約化頻率較大時(shí)沒有明顯的變化規(guī)律。聲子透射系數(shù)與接頭形