镓掺杂氧化铟锡薄膜中纳米结构转变引起的热输运演化
材料科学
2021-05-04 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们报道了采用喷涂热解技术沉积的、具有不同 Ga 浓度(0–30 at. %)的氧化铟锡(ITO)薄膜热导率的全面理论与实验研究。X 射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜显示，在 15–20 at. % Ga 范围内发生了从纳米晶相向非晶相的结构转变。室温飞秒时域热反射测量显示热导率随 Ga 掺杂水平呈非线性下降，范围为 2.0–0.5 W/(m K)。将密度泛函理论计算与 XRD 数据比较发现，Ga 原子在 ITO 纳米晶中替代 In 原子并保留 Ia-3 空间群对称性。所计算的声子色散关系揭示，Ga 掺杂导致出现具有避免交叉行为的杂化金属原子振动。这些杂化振动具有缩短的平均自由程，是纳米晶相中热导率下降的主要原因。我们确定了在 Ga 浓度为 15–20 at. % 的 ITO:Ga 中，声子热输运从传播型向扩散型的演化。通过喷涂热解沉积的 ITO:Ga 薄膜被抑制的热导率可能对其热电应用至关重要。
引用
@article{arxiv.2105.00062,
title = {Thermal transport evolution due to nanostructural transformations in Ga-doped indium-tin-oxide thin films},
author = {Alexandr Cocemasov and Vladimir Brinzari and Do-Gyeom Jeong and Ghenadii Korotcenkov and Sergiu Vatavu and Jong S. Lee and Denis L. Nika},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.00062},
year = {2021}
}
备注
21 pages, 8 figures