【其他论文】关于 α- 和 κ-Ga₂O₃ 应力反应依赖晶格热导率的见解

        近期，由武汉大学的研究团队在学术期刊 Applied Physics Letters 发布了一篇名为 Insights into strain dependent lattice thermal conductivity of α- and κ-Ga₂O₃（关于α-和κ-Ga₂O₃ 应力反应依赖晶格热导率的见解）的文章。

摘要

        α- 和 κ-Ga₂O₃ 是高性能器件（如高功率电子器件）的有希望的候选材料，但其低热导率 (TC) 严重阻碍了其应用。由于异质外延生长带来的晶格结构和热膨胀失配，应变不可避免地存在于实际的 Ga₂O₃ 基器件中，并且它显着影响 α- 和 κ-Ga₂O₃ 的热性能。通过采用第一原理计算和声子玻尔兹曼输运方程，我们研究了自由态和 16 种不同应变状态下诱导应变和优化应变轴的 TC。诱导应变和优化应变轴下的 TC 通常随着应变的增加而减小。在 -4% XZ 轴双轴压缩应变下，α-Ga₂O₃ 的 k_zz 可以增加到其原始值的约 1.7 倍，而在-2% XY 轴双轴压缩应变下，κ-Ga₂O₃ 的 k_xx 可以增加到其原始值的 2.8 倍。热输运性能的改善归因于声子群速度和弛豫时间的增加，分别由声子硬化和三声子散射通道的减少引起。然而，我们观察到一个例外：在 +4% X轴拉伸应变下，α-Ga₂O₃ 的 k_yy 增加 1.1 倍。此外，原子键分析表明，在 XY 方向应变下，α-Ga₂O₃ 的 ICOHP 值为 -3.94 eV（在 -4% 应变时）、-3.76 eV（无应变状态）和 -3.63 eV（+4% 应变）。这一发现阐明了压缩应变下声子硬化的起源，表明加强的键增强了声子传输。这项研究为不同应变下 α -和 κ-Ga₂O₃ 的 TC 机制提供了重要见解。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0232214