III-V 化合物间界面的非平衡热阻
介观与纳米尺度物理
2023-09-26 v1
摘要
界面热阻常使用假设入射声子具有平衡分布的 Landauer 形式体系进行估计和理解。然而，先前的研究表明，由于通过引线的热流以及声子被界面散射，界面附近的声子处于非平衡状态。在本文中，我们报告了一项系统性研究，探讨振动谱失配如何影响界面附近声子非平衡的程度、声子扩散进入引线时其弛豫速度，以及由非平衡声子引起的整体界面热阻。我们的讨论基于 Peierls-Boltzmann 输运方程结合 36 个半无限 group-III（Al、Ga、In）与 group-V（P、As、Sb）化合物半导体引线间界面的第一性原理输入的解。模拟揭示，非平衡声子对所有 36 个界面都造成了显著的界面热阻，使整体界面热阻比 Landauer 形式体系的预测大两到三倍。我们观察到一种清晰趋势：界面附近声子非平衡的程度以及由非平衡声子引起的界面热阻，随两种引线材料的德拜温度失配增大而增加。这与 Landauer 形式体系的预测形成对比，后者显示与德拜温度失配无相关性。声子非平衡的弛豫长度从 50 nm 到 1.5 μm 显著变化，取决于引线材料的组合。弛豫长度与相应引线材料的声子平均自由程成正比，但也很大程度上取决于相对引线中的材料。这表明弛豫长度不能视为相应引线材料的本征属性。
引用
@article{arxiv.2309.13187,
title = {Non-equilibrium Thermal Resistance of Interfaces Between III-V Compounds},
author = {Jinchen Han and Sangyeop Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13187},
year = {2023}
}