Теплопровідність Si нанониток з аморфною SiO2 обо-лонкою: молекулярно-динамічний розрахунок

Autor: Kuryliuk, V.V., Semchuk, S.S., Kuryliuk, A.M., Kogutyuk, P.P.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Ukrainian Journal of Physics; Vol. 66 No. 5 (2021); 399
Український фізичний журнал; Том 66 № 5 (2021); 399
ISSN: 2071-0194
2071-0186
DOI: 10.15407/ujpe66.5
Popis: The processes of thermal transport in Si nanowires covered with an amorphous SiO2 shell have been studied using the nonequilibrium molecular dynamics method. The influence of the amorphous layer thickness, radius of the crystalline silicon core, and temperature on the thermal conductivity of the nanowires is considered. It is found that the increase of the amorphous shell thickness diminishes the thermal conductivity in Si/SiO2 nanowires of the core-shell type. The results obtained also testify that the thermal conductivity of Si/SiO2 nanowires at 300 K increases with the cross-section area of the crystalline Si core. The temperature dependence of the thermal conductivity coefficient in Si/SiO2 nanowires of the core-shell type is found to be considerably weaker than that in crystalline silicon nanowires. This difference was shown to result from different dominant mechanisms of phonon scattering in those nanowires. The results obtained demonstrate that Si/SiO2 nanowires are a promising material for thermoelectric applications.
Методом нерiвноважної молекулярної динамiки дослiджено процеси теплового транспорту в Si нанонитках, покритих оболонкою аморфного SiO2. Розглянуто вплив товщини аморфного шару, радiуса кристалiчного кремнiєвого ядра I температури на величину коефiцiєнта теплопровiдностi нанониток. Встановлено, що збiльшення товщини аморфної оболонки зумовлює зменшення теплопровiдностi Si/SiO2 нанониток типу ядро-оболонка. Результати також показують, що теплопровiднiсть Si/SiO2 нанониток при 300 К зростає зi збiльшенням площi поперечного перерiзу кристалiчного Si ядра. Виявлено, що температурна залежнiсть коефiцiєнта теплопровiдностi Si/SiO2 нанониток типу ядро-оболонка є суттєво слабшою, нiж в кристалiчних кремнiєвих нанонитках. Показано, що така вiдмiннiсть є результатом рiзних домiнуючих механiзмiв фононного розсiювання в нанонитках. Отриманi результати демонструють, що нанонитки Si/SiO2 є перспективним матерiалом для термоелектричних застосувань.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: