合金ナノ構造のモードおよび空間分解熱輸送【JST・京大機械翻訳】

Hosseini S. Aria; Khanniche Sarah; Snyder G. Jeffrey; Huberman Samuel; Greaney P. Alex; Romano Giuseppe

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202205340824461 整理番号：22P0309929

合金ナノ構造のモードおよび空間分解熱輸送【JST・京大機械翻訳】

Mode- and Space- Resolved Thermal Transport of Alloy Nanostructures

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発行年： 2022年03月24日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年03月24日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

ナノ構造半導体合金は,広範囲の平均自由経路(MFP)を有するフォノンの散乱の結果として,超低熱伝導率を得る。これらの材料において,長いMFPフォノンはナノスケール境界で散乱するが,短MFP高周波フォノンは合金化によって導入された無秩序点欠陥によって妨げられる。この傾向は単純化された解析的および数値的方法によって確証されたが,ab-initio空間分解アプローチが分かりにくいままである。このギャップを埋めるために,有限体積法を用いてフォノンに対するモード分解Boltzmann輸送方程式を解くことにより,多孔質合金の熱伝導率低減を計算した。異なる合金,長さスケール,濃度,および温度を分析し,全体の構成空間にわたって熱伝導率の非常に大きな減少を得た。例えば,約97%の還元が,25%の多孔性を有するAl_0.8In_0.2Asに対して見出された。さらに,これらのシミュレーションを用いて,バルク合金の特性MFPと材料の長さスケールを用いて有効熱伝導率を推定するアプローチである,最近導入された「弾道補正モデル」(BCM)を検証した。次に,BCMを用いて,合金ベースのナノ構造を設計する際の指針を提供した。特に,Si_xGe_1-xのような多孔質合金が,多孔質SiまたはGeと比較して,より大きな熱伝導率低下をいかに得るかを明らかにし,一方,Al_xIn_1-xAsのような合金において同様の挙動が期待できる理由を説明する。異なるスケールでの散乱からの相乗作用を考慮して,超低熱伝導率を有する材料の設計に対する経路を提供した。【JST・京大機械翻訳】

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比熱・熱伝導一般

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