掺杂原子质量对硅声子散射的影响

本文采用分子动力学方法,重点研究了掺杂原子质量对硅晶格振动行为的影响,在原子尺度上清楚地展示出目前实际无法展现的点缺陷影响声子散射的演化过程。结果表明:同位素掺杂的存在会在特定声子频率区引起共振,使透射率显著减少,掺杂原子质量较大时共振区域明显扩大,且透射率随掺杂浓度增加下降得越快,会使材料导热性变差;掺杂原子质量相同时,共振区中最小透射率对应的频率值不随浓度变化而改变。在大于共振频率时,有明显LA到TA声子模式的转变,随掺杂原子质量的增加TA模式所占比例增大。这些结果对深入认识点缺陷对晶格导热微观机制的影响有积极意义。

声子频率对同位素掺杂硅声子散射的影响

点缺陷对声子的散射是影响电绝缘体热导率的重要机制之一,其中声子频率是影响声子散射的重要因素.本文主要研究声子频率对同位素掺杂硅声子散射的影响.首先产生一个窄频率范围的声子波包,然后使用分子动力学(MD)模拟声子在同位素掺杂硅中的散射过程,在原子尺度下清晰展示了声子对同位素掺杂的散射过程,并对能量的透射率和反射率进行分析.将模拟结果和已发表的理论结果相比较,在单个同位素掺杂缺陷下,在临近共振频率区域内用改进的Pohl公式成功的拟合了MD结果,这一结果会对在较宽频率包括非色散和色散声子范围内构造声子热传导公式有帮助.对于在较高的掺杂浓度下,声子频率对声子散射特性的影响还需要更进一步的研究.