非晶硅中模态热导率的量化

尽管已有多种方法（如非谐晶格动力学和正态分解）可计算完美晶体中的模态晶格振动信息，但非晶固体中振动的模态信息（如振动弛豫时间、群速度与平均自由程）仍难以获取。通过系统分析正态分解与结构因子方法，我们得出结论：在结构因子方法中应用有效波矢可计算振动色散，而正态分解方法计算的振动弛豫时间存疑，因为群速度无法在Gamma点定义。我们还表明，由系统温度引起的非谐性对非晶材料中传播模的弛豫时间影响甚微，因此当假设所有振动均被激发时，相应的模态与总热导率与温度无关。非传播模（即扩散子）通过不同振动模间的热耦合传导热量，可由基于Allen-Feldman理论的谐性晶格动力学计算。因此，当所有振动模均被激活（即分子动力学模拟中的情形）时，扩散子贡献的热导率亦与温度无关。包含传播子（50%）与扩散子（50%）的总热导率与基于Green-Kubo平衡分子动力学计算的结果十分吻合。通过修正非晶固体中振动的激发状态，由结构因子方法与Allen-Feldman理论计算的热导率可完全捕捉实验测得的随温度变化的导热率。