Phonon heat conduction in phononic crystal membranes

Autor: Massoud, Antonin, Bluet, Jean-Marie, Orobtchouk, Regis, Lacatena, Valeria, Haras, Maciej, Didenko, Stanislav, Bah, Thierno-Moussa, Dubois, Emmanuel, Robillard, J.F., Chapuis, Pierre-Olivier
Přispěvatelé: INL - Spectroscopies et Nanomatériaux (INL - S&N), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Nanophotonique (INL - Photonique), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Microélectronique Silicium - IEMN (MICROELEC SI - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (CETHIL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Laboratoire commun STMicroelectronics-IEMN T4, Renatech Network, European Project: 338179,EC:FP7:ERC,ERC-2013-StG,UPTEG(2013), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Microélectronique Silicium - IEMN (MICROE SI - IEMN), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: 18th IEEE International Conference on Nanotechnology, IEEE Nano 2018, Session on “nanophononics”
18th IEEE International Conference on Nanotechnology, IEEE Nano 2018, Session on “nanophononics”, Jul 2018, Cork, Ireland
E-MRS Spring Meeting, Symposium "Nanostructures for phononic applications"
E-MRS Spring Meeting, Symposium "Nanostructures for phononic applications", Jun 2018, Strasbourg, France
Popis: International audience; We characterize nanometer-thin suspended silicon membranes in the pristine state or perforated in phononic crystals with periods below 100 nm, by means of scanning thermal microscopy (SThM) and Raman thermometry (RTh). Spatial resolution of SThM is shown to be similar to the one of RTh on these samples, once the air contribution is eliminated. Temperature distributions along the membranes are obtained, but require precise determination of the optical absorption for RTh as the membranes are also photonic objects. We find that the techniques are sensitive to cross-plane and in-plane heat conduction, and that the native oxide on both sides of the membranes cannot be neglected. The perforation depth of the holes is also a key quantity. For instance, the reduction of thermal conductivity in comparison to bulk silicon is 2.5 for a pristine membrane of 60 nm thickness, and limited to 6 for moderately-perforated arrays with pitch equal to thickness. The results are analyzed in light of phonon mean free path computations in complex geometries.
Databáze: OpenAIRE
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