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利用空间关联无序打破瑞利定律以调控声子输运

材料科学 2023-08-22 v1

摘要

在绝缘体和半导体中调控热输运对于热电和隔热等诸多技术领域至关重要,这些领域都期望低热导率(κ\kappa)。实现低 κ\kappa 材料的一个主要障碍是瑞利定律(Rayleigh's law),它意味着携带大部分热量的声学声子对低能量下点缺陷的散射不敏感。我们通过对数千万个原子的大规模模拟证明,缺陷分布中的各向同性长程空间关联可显著缩短重要低频传热模式的声子寿命,从而导致 κ\kappa 的大幅降低——在室温下 potentially 可达一个数量级。我们提出了一种通过结构空间关联调控复杂功能材料中热输运的通用定量框架,并确立了使 κ\kappa 最小的空间关联的最优函数形式。最后我们简要讨论了各种关联结构的实验实现。

关键词

引用

@article{arxiv.2308.10836,
  title  = {Breaking Rayleigh's law with spatially correlated disorder to control phonon transport},
  author = {Simon Thébaud and Lucas Lindsay and Tom Berlijn},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.10836},
  year   = {2023}
}