【其他论文】关于双轴拉伸应变和尺寸限制对 β-Ga₂O₃ 中声子输运影响的第一性原理研究

        由瑞典隆德大学的研究团队在学术期刊 Journal of Applied Physics 发布了一篇名为 First-principles study of the effects of biaxial tensile strain and size confinement on phonon transport in β-Ga₂O₃ （关于双轴拉伸应变和尺寸限制对 β-Ga₂O₃ 中声子输运影响的第一性原理研究）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃ 是一种有前景的超宽带隙半导体材料，适用于高功率和光电子应用；然而，其固有的低热导率给散热带来了挑战。为了阐明应变和尺寸效应如何支配声子输运，该团队采用第一性原理计算和声子玻尔兹曼输运方程，研究了双轴拉伸应变和有限尺寸约束下的体 β-Ga₂O₃。该团队发现，双轴拉伸应变会使 Γ 点附近的声学和光学声子分支软化，并在低应变下略微增加长波声学模式的群速度。然而，双轴拉伸应变最终会降低晶格热导率，这与增强的本征非谐声子-声子散射一致，这种散射通常会缩短声子的平均自由程，即使在无限尺寸极限下也是如此。声子累积谱揭示，热传导主要由 3 THz 以下的低频模式主导，其平均自由程低于 100 nm，并且双轴应变改变了具有不同平均自由程的声子对热输运的贡献方式，在低应变下表现出非单调行为，而在高应变下则整体向更短的平均自由程偏移。当引入边界散射（L=1 um）时，长平均自由程声子进一步受到抑制，导致应变系统的尺寸敏感性更强。依赖于模式的格林乃森参数证实，应变增强的非谐性集中在控制热输运的低频和中频声学模式中，为观察到的平均自由程再分布提供了微观起源。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0327540