纳米尺度下硅和锗中声子输运的蒙特卡罗瞬态模拟
经典物理
2009-11-11 v1
摘要
采用统计方法研究了半导体中纳米尺度的热输运。利用蒙特卡罗技术模拟了表征晶格内声子运动和相互作用的玻尔兹曼输运方程（BTE）。我们的模型通过纵声学和横声学支的色散曲线考虑了介质的频率特性。涉及声子散射过程的BTE碰撞项采用弛豫时间近似理论进行模拟。为了在声子散射事件中保持能量守恒，我们开发了一种新的分布函数。这种非确定性方法在弹道和扩散两种机制下的声子输运方面都提供了令人满意的结果。模拟代码已用硅和锗薄膜进行了测试；给出了样品内的温度传播，并与解析解（在扩散机制下）进行了比较。在100 K至500 K的温度范围内，恢复了这两种材料的体热导率。提出了在大热梯度（250 K-500 K）下平面壁内的热传递，以展示模型模拟纳米尺度热交换中电导率温度依赖性的能力。最后，研究了几个板厚下的尺寸效应和热传导定律的有效性。
引用
@article{arxiv.physics/0504072,
title = {Monte Carlo transient phonons transport in silicon and germanium at nanoscales},
author = {David Lacroix and Karl Joulain},
journal= {arXiv preprint arXiv:physics/0504072},
year = {2009}
}