Влияние морфологии поверхности и границ раздела на продольную фононную теплопроводность в тонкопленочных структурах Ge(001) и Si/Ge(001)

Abstract

Методом неравновесной молекулярной динамики проведено исследование продольной фононной теплопроводности при 300 K в наноразмерных гомогенных Ge(001) и слоистых Si/Ge(001) пленках с p(2 × 1) поверхностной реконструкцией вдоль различных направлений. Установлено появление анизотропии теплового транспорта в рассматриваемых пленках, которая обусловлена как морфологией поверхности, так и резкими Si/Ge границами раздела. Для направления, когда димеры и Si−Ge-связи на границе раздела лежат в плоскости, параллельной направлению теплового потока, наблюдается наименьшая теплопроводность (∼ 5−18 Вт/(м · K) в диапазоне от ∼ 1 до 27 нм). Показано, что для пленок с толщинами > 13 нм для всех направлений слоистые пленки обладают меньшей теплопроводностью по сравнению с гомогенными. При этом роль морфологии поверхности и границ раздела сводится к различной степени локализации фононов и компенсации более теплопроводящих слоев Si соответственно.