狭窄纳米孔几何结构中长波长声子的超抑制现象

在典型半导体材料中,长波长、长平均自由路程声子承载着绝大部分热量。纳米结构化策略以降低热电导率为目标,将尺寸和空间间隔与主要声子的平均自由路程相匹配以选择性散射这些声子。所得热电导率在大多数情况下可使用 Matthiessen 规则预测。然而,长波长声子通常不如其他声子谱中的声子被有效散射。在本工作中,我们利用大规模分子动力学模拟、非平衡 Greens 函数模拟和蒙特卡罗模拟,展示特定的纳米孔几何结构可在声子通过路径中制造狭窄收窄,导致声子谱中热流呈反相关。这一结果由于热捕获而导致长波长声子的超抑制,热电导率降低得低于 Matthiessen 规则所预测。