应变梯度驱动的热传导抑制与各向同性间的解耦作用：基于 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 的研究
材料科学
2026-02-03 v1 原子物理
摘要
应变梯度在柔性器件和单晶纳米结构中普遍存在，是 -GaO 热传导中的主要盲点之一。我们证明，应变梯度开启了一种远远优于均匀应变的热导率（k）抑制机制：适度的单轴应变梯度（0.6%/nm）在薄膜（纳米线）中抑制 k 降低 32-37%（27-30%），而双轴应变梯度可将其进一步放大至 43.3%。这种降低幅度远超等效均匀应变的效果，也超过了硅和 BA 材料的基准值。关键在于，出现了意想不到的解耦现象：尽管 3% 的均匀应变仅使热各向同性约改变 25%，但应变梯度仍能显著抑制 k 而保持该比例。机制上，应变梯度导致对称性破缺并增强各向异模式耦合，从而非平衡散射通道被激活，在 6.25 THz 以下，梯度驱动的散射占据主导地位，优于本征声子散射。这些发现将非均匀应变从一种寄生缺陷重新定义为工程化 -GaO 电子器件中热隔离和热通量的强大设计工具。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.26412,
title = {Strain-Gradient-Driven Decoupling of Thermal Suppression from Anisotropy in \b{eta}-Ga2O3},
author = {Guangwu Zhang and Xing Xiang and Ziyan Qian and Yixin Xu and Shengying Yue and Hyejin Jang and Lin Yang and Yanguang Zhou and Xinyu Wang and Qiye Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.26412},
year = {2026}
}