非晶 Nb2O5 薄膜中由扩散子主导的超低热导率
介观与纳米尺度物理
2021-01-05 v1
摘要
五氧化二铌(Nb2O5)已被广泛报道用于电化学储能、忆阻器、太阳能电池、发光二极管(LED)和电致变色器件等应用。Nb2O5 的热学性质在这些应用的器件性能中起着关键作用。然而，关于 Nb2O5 热学性质的研究报道极少，对其热传输的基本理解仍然缺乏。本工作弥补了这一空白，并首次提供了非晶 Nb2O5 薄膜热导率的研究。在薄至 48 nm 的薄膜中观察到无任何尺寸效应的超低导热率，这表明传播子对热导率的贡献可忽略不计，热传输由扩散子主导。密度泛函理论(DFT)模拟结合扩散子介导的最小热导率模型证实了这一发现。此外，测得的热导率低于非晶极限(Cahill 模型)，这证明扩散子模型比 Cahill 模型更能描述非晶 Nb2O5 薄膜中的热传导机制。此外，热导率不随氧空位浓度发生显著变化。这种稳定且低的热导率有助于忆阻器等应用的优异性能。
引用
@article{arxiv.1807.05483,
title = {Diffuson-driven Ultralow Thermal Conductivity in Amorphous Nb2O5 Thin Films},
author = {Zhe Cheng and Alex Weidenbach and Tianli Feng and M. Brooks Tellekamp and Sebastian Howard and Matthew J. Wahila and Bill Zivasatienraj and Brian Foley and Sokrates T. Pantelides and Louis F. J. Piper and William Doolittle and Samuel Graham},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.05483},
year = {2021}
}