单壁氮化硼纳米管热导率的理论研究

我们利用动理论对单壁氮化硼纳米管（SWBNT）的热导率进行了理论研究。通过拟合氮化硼片的声子谱，我们开发了一种高效稳定的 Tersoff 衍生原子间势，适用于研究 sp2 结构中的热传输。借助归因于 SWBNT 对称群（线群）的螺旋量子数 $(\kappa, n)$，我们求出了三声子过程的选择定则。我们的计算表明，热导率 $\kappa_{\rm ph}$ 随长度发散，关系为 $\kappa_{\rm ph}\propto L^{\beta}$，其中 $\beta(T)$ 呈指数衰减 $\beta(T)\propto e^{-T/T_{c}}$，这源于边界散射与弯曲声子模的三声子散射之间的竞争。我们发现 SWBNT 的两个弯曲声子模对热导率贡献主导，因为它们的零频率位于 $\kappa=\pm\alpha$，其中 $\alpha$ 是 SWBNT 中螺旋对称性的旋转角。