6H-SiC 中的准弹道热传导
材料科学
2021-10-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
电子器件的小型化使其散热成为日益严峻的挑战。当材料尺寸小于声子平均自由程时，声子在无内部散射下输运，扩散热传导定律失效，导致有效热导率显著下降。本工作首次报道了通过时域热反射法探测的掺杂外延 6H-SiC 与单晶多孔 6H-SiC 在室温以下的温度依赖热导率。在这些样品中观察到强烈的准弹道热输运，尤其在低温下。由于掺杂剂选择性散射高频声子而边界散射长平均自由程声子，我们采用掺杂与结构边界来调控准弹道热输运。观察到硼掺杂剂相较氮掺杂剂对声子异常强的散射。此外，低温下多孔 6H-SiC 测得热导率相较外延 6H-SiC 降低了数个数量级。最后，我们建立第一性原理计算与简单 Callaway 模型以理解测得的热导率。我们的工作增进了对 6H-SiC 等技术重要宽禁带半导体中热传导的基本理解，并将影响诸如 6H-SiC 相关电子器件热管理等应用。
引用
@article{arxiv.2102.07683,
title = {Quasi-Ballistic Thermal Conduction in 6H-SiC},
author = {Zhe Cheng and Weifang Lu and Jingjing Shi and Daiki Tanaka and Nakib H. Protik and Shangkun Wang and Motoaki Iwaya and Tetsuya Takeuchi and Satoshi Kamiyama and Isamu Akasaki and Hiroshi Amano and Samuel Graham},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.07683},
year = {2021}
}