III-V族半导体超晶格的热导率

本文提出了一个用于描述 III-V 族半导体超晶格（SLs）中各向异性热输运的半经典模型。有效的界面均方根粗糙度是唯一的可调参数。层内热输运由弛豫时间近似下的玻尔兹曼输运方程描述，并受到相关散射机制（三声子、质量差、以及掺杂剂和电子对声子的散射）的影响，还受到通过有效界面散射率刻画的界面漫散射的影响。面内热导率由并联的层电导率得到。面间热导率由彼此串联且与每个界面相关的热边界电阻（TBRs）串联的层热导率算出；TBRs 主导面间输运。每个界面的 TBR 由在声学失配模型（AMM）和漫失配模型（DMM）之间插值得到的透射系数计算，其中 AMM 透射系数的权重是与有效界面均方根粗糙度相关的、常用于描述漫界面散射的同一波长依赖的镜面参数。该模型应用于多个 III-砷化物超晶格，结果与实验发现非常吻合。该方法简单准确、易于实现，并适用于复杂的 SL 系统，如量子级联激光器的有源区。它也适用于具有高质量界面且以非相干声子输运为主的其他 SL 材料体系。