非晶二氧化硅中局域模对热导率的不可忽略贡献
材料科学
2015-04-15 v1
摘要
热导率是几乎所有涉及热传递应用的重要属性，范围涵盖能源、微电子、食品加工到纺织品。晶体材料的理论与建模在某种意义上已得到解决，人们现在可以利用基于声子气体模型 (PGM) 的表达式，从第一性原理计算任何晶体线化合物的热导率 [1,2]。然而，非晶材料的建模仍存在许多未解之谜，因为当无法严格定义声子速度时，PGM 本身便受到质疑。因此，需要新的理论和方法来理解非晶材料中的声子输运。在本文中，我们利用最近开发的 Green-Kubo 模态分析 (GKMA) 方法研究了非晶二氧化硅 (a-SiO2)。预测的热导率在所有温度下均与实验结果吻合极好，并且首次将非谐效应纳入 a-SiO2 中所有类型模态的热导率计算。此前，由于局域模 (locons) 高度局域化的性质，概念上应阻止其将能量传递至另一位置，因此被认为对热导率的贡献可忽略不计。然而，在 a-SiO2 中，我们的结果表明，在 400K 至 800K 范围内，locons 对总热导率的贡献超过 10%，并且它们是 a-SiO2 在室温以上热导率增加的主要原因。这是一种以往方法无法解释的效应，因此为非晶/玻璃态材料中声子输运的本质提供了新见解。
引用
@article{arxiv.1504.03567,
title = {Non-negligible Contributions to Thermal Conductivity From Localized Modes in Amorphous Silicon Dioxide},
author = {Wei Lv and Asegun Henry},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.03567},
year = {2015}
}
备注
4 figures