مطالعه رسانش گرمایی نانوسیم های کوانتومی Si و GaAs

در این مقاله رسانندگی گرمایی در یک دستگاه یک بعدی، شامل نانوسیم های نیم رسانا با جنس سیلیکن و گالیوم آرسنیک محاسبه و رسم شده است. روش به کاررفته حل معادله بولتزمن برای پراکندگی فونونی است. در مواردی که پراکندگی خالص فصل مشترک باشد، رسانندگی هم در نانوسیم سیلیکنی و گالیوم آرسنیکی مقدار بیشتری را نشان می دهد. رسانندگی با افزایش قطر نانوسیم افزایش می یابد. دو مدل متفاوت برای رسانندگی در این پژوهش بررسی شده است. مدل اول حل معادله بولتزمن و یافتن جواب ها با تقریب زمان واهلش است و دیگری حل خودسازگار معادله بولتزمن است. جواب ها در این دو حل با هم تلفیق شده اند. نتایج نشان می دهد که رسانندگی گرمایی در نانوسیم های نیم رسانای Si و GaAs به ترتیب تقریبا برابر 21/0 و 19/0 است و مقادیر نظیرشان در سامانه های انبوهه کاهش می یابد که با داده های گزارش شده توافق دارد. همچنین، نشان داده شده است که رسانندگی گرمایی نانوسیم گالیوم آرسنیک از مقدار مشابه آن در نانوسیم سیلیکن کمتر و در مقایسه با نتایج تجربی منتشرشده اخیر برای نانوسیم های Si متناظر با قطر کمتر، بیشتر و برای نانوسیم های با قطر بیشتر، کمتر است که احتمالا به سبب لحاظ نشدن واپاشی فونون های اپتیکی به فونون های صوتی و اثر زبری سطح در رسانندگی گرمایی است.