谐波匹配外延铝-蓝宝石异质界面的热导研究
应用物理
2021-02-23 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
由于界面性质复杂，涉及界面键合、界面混合、表面化学、晶体取向、粗糙度、污染和界面无序等复杂因素，目前对界面热输运尚缺乏统一认识。对于金属-非金属界面而言尤为如此，这类界面包含多种基本热输运机制，如弹性与非弹性声子散射，以及金属内部和跨界面的电子-声子耦合。所有这些因素共同影响热边界导纳(TBC)。因此，实验测量的界面可能与理想建模的界面不同，从而混淆从实验与模型比较中得出的任何结论。本工作对受控良好且超洁净的外延(111)Al平行于(0001)蓝宝石界面（即谐波匹配界面）的界面热导进行了系统研究。与原子格林函数(AGF)和非平衡Landauer方法等热模型比较表明，弹性声子散射主导Al-蓝宝石界面的界面热输运。通过将TBC按Al热容缩放，观察到近乎恒定的透射系数，表明Al侧的声子限制了Al-蓝宝石TBC。这一近乎恒定的透射系数验证了AGF和非平衡Landauer计算中的假设。我们的工作不仅为金属-非金属界面的界面热导提供了基准，并支持对TBC进行定量研究以验证理论热载流子输运机制，而且可作为研究其他因素如何影响TBC时的参考。
引用
@article{arxiv.1906.05484,
title = {Thermal Conductance Across Harmonic-matched Epitaxial Al-sapphire Heterointerfaces},
author = {Zhe Cheng and Yee Rui Koh and Habib Ahmad and Renjiu Hu and Jingjing Shi and Michael E. Liao and Yekan Wang and Tingyu Bai and Ruiyang Li and Eungkyu Lee and Evan A. Clinton and Christopher M. Matthews and Zachary Engel and Yates and Tengfei Luo and Mark S. Goorsky and William Doolittle and Zhiting Tian and Patrick E. Hopkins and Samuel Graham},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.05484},
year = {2021}
}