Si-Ge 合金纳米线中的非扩散晶格热输运

我们基于通过蒙特卡洛方法采样声子平均自由程求解玻尔兹曼输运方程，给出了 Si-Ge 纳米线（NWs）的晶格热导率计算。我们用完整的声子色散以及用于边界粗糙散射的、部分扩散的依赖于动量的镜面度模型扩充了先前的工作。我们发现声子飞行由数次跨越数 {\mu}m 的长自由飞行被打断以短飞行爆发混合而成，导致飞行长度的重尾分布，这通常见于莱维（L\'{e}vy）行走动力学。因此，Si-Ge 纳米线中的声子输运既非完全弹道也非扩散；而是落入称为超扩散的中间机制，其中热导率随纳米线长度缩放为 $\kappa \propto L^{\alpha}$，长度依赖指数 $\alpha\approx 0.33$，在宽泛的线长范围 10 nm$<L<$10 $\mu$m 内与直径和粗糙度无关。我们得出结论，Si-Ge 合金纳米线中的热导率在高达 10 $\mu$m 时仍依赖于长度，因此可针对热电应用进行调控。