InxGa1-xN热导率的尺寸与化学计量依赖：分子动力学研究
材料科学
2022-06-13 v1
摘要
采用平衡分子动力学(MD)方法研究了纤锌矿InxGa1-xN的热导率k。InxGa1-xN的k从InN (k_InN = 141 W/mK)或GaN (k_GaN = 500 W/mK)急剧下降至InxGa1-xN，并在300 K、x约0.5时达最小值(k_min = 19 W/mK)。InxGa1-xN的平均自由程(MFP)在2至5 nm间，与k趋势相同，由我们的模拟外推得到，并建立了x与MFP间的抛物线关系。我们发现InxGa1-xN的k随温度升高而下降。通过从MD轨迹投影声子动量-能量关系，也考察了InxGa1-xN的k演化。InxGa1-xN的声子色散与声子态密度反映出合金体系略趋平缓的色散声子曲线。尽管计算的k高于实验值，我们在300 K算得的k与求解玻尔兹曼传输方程所得结果吻合良好，且与实验数据有相同的化学计量趋势。我们的研究连贯分析了厚度、温度与化学计量含量对InxGa1-xN热传输的影响，有助于基于InxGa1-xN器件的热管理。
引用
@article{arxiv.2206.04923,
title = {Size and Stoichiometric Dependence of Thermal Conductivities of InxGa1-xN: A Molecular Dynamics Study},
author = {Bowen Wang and Xuefei Yan and Hejin Yan and Yongqing Cai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.04923},
year = {2022}
}