声子工程核壳截面调制Si/Ge纳米线中的热导率抑制

我们理论上证明了在核壳Si/Ge纳米线中，截面调制和声学失配的结合可以导致热导率的急剧降低。我们的计算采用了两种不同的晶格振动模型——五参数Born-von Karman模型和六参数价力场模型，结果表明，截面调制的Si/Ge纳米线在室温下的热导率比块体Si低近三个数量级。与普通Si纳米线相比，调制纳米线中的热通量被抑制了一个数量级。这一效应可以通过调制纳米线中声子谱的修饰来解释，导致声子群速度降低以及某些声子模式在窄或宽纳米线段中的局域化。热导率的抑制是在没有额外表面粗糙度的情况下实现的，因此可能减少电子输运的退化。我们的结果表明，声学失配的截面调制纳米线是热电应用的有前景的候选材料。