Ab initio molecular dynamics calculations of heat conductivity for silicon related materials

• Autorzy: Andriyevsky B. , Janke W. , Patryn A. , Maliński M. , Stadnyk V. , Romanyuk M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.08.16

Warianty tytułu

PL

Obliczenia z pierwszych zasad przewodności cieplnej materiałów na bazie krzemu metodą dynamiki molekularnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of the ab initio molecular dynamics for pure silicon and phosphorus doped silicon crystals have been presented. The relation between the phonon lifetime and the root mean square deviation  of atoms based on the condition of the interferometric minimum has been proposed. The relation approximates adequately the temperature dependence of the heat conductivity of pure silicon. However, that relation has not reproduced properly the reference experimental magnitude of the phonon conductivity coefficient of silicon for the phosphorus content nP = 51020 cm-3. This result indicates that the additional kind of the phonon scattering on the local phosphorus stimulated defects should be taken into consideration.

PL

Przedstawiono wyniki obliczeń z pierwszych zasad dynamiki molekularnej niedomieszkowanych i domieszkowanych fosforem kryształów krzemu i zaproponowano wzór relacji między czasem życia fononów i odchyleniem standardowym atomów , bazujący na interferencyjnym warunku minimum fal fononowych. Zaproponowany wzór adekwatnie opisuje temperaturową zależność współczynnika przewodnictwa cieplnego niedomieszkowanego krzemu. Jednak zaproponowany wzór nie odtwarza zadowalająco referencyjnej doświadczalnej wartości przewodności cieplnej krzemu dla koncentracji fosforu nP = 51020 cm-3. Ten wynik wskazuje na to, że dla adekwatnego odtwarzania wartości doświadczalnych należy uwzględnić dodatkowy kanał rozpraszania fononów, związany z lokalnymi około fosforowymi defektami.

Słowa kluczowe

EN

silicon; molecular dynamics; thermal conductivity coefficient; phonon lifetime

PL

krzem; dynamika molekularna; współczynnik przewodności cieplnej; czas życia fononów

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 8
• Strony: 61--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Andriyevsky B.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki, ul. JJ Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Janke W.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki, ul. JJ Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Patryn A.

• 1Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki, ul. JJ Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Maliński M.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki, ul. JJ Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Stadnyk V.

• The Ivan Franko NU of Lviv, Faculty of Physics, Kyrylo-and- Mefodii Str. 8, UA-79005 Lviv, Ukraine

autor

Romanyuk M.

• The Ivan Franko NU of Lviv, Faculty of Physics, Kyrylo-and- Mefodii Str. 8, UA-79005 Lviv, Ukraine

Bibliografia

• [1] Lidow A., Strydom J., de Rooij M., Reusch D., GaN Transistors for Efficient Power Conversion, WILEY, 2015
• [2] Srackhouse S., Stixrude L., Reviews in Mineralogy & Geochemistry 71 (2010), 253
• [3] Green M.S., J. Chem. Phys. 22 (1954), 398
• [4] Kubo R., J. Phys. Soc. Japan 12 (1957), 570
• [5] Kubo R., Rep. Prog. Phys. 29 (1966), 255
• [6] Kresse G., Joubert D., Phys. Rev. B 59 (1999) 1758; Kresse G., Mar sman M., Fur thmül ler J., http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/vasp.html, Vienna, October, 2015
• [7] Ziman J.M., Electrons and Phonons, Oxford University Press, Oxford, 2001
• [8] Blöchl P.E., Phys. Rev. B 50 (1994) 17953
• [9] Róg T., Murzyn K., Hinsen K., Kneller G.R., J. Comput Chem. 24 (2003) 657
• [10] Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter, Group IV Elements, IV-IV and III-V Compounds. Part a - Lattice Properties, V. 41A1a (2001)
• [11] Jim Wilson (August 2007). "Materials Data" http://www.electronics-cooling.com/2007/08/thermal-diffusivity/
• [12] Glassbrenner C.J., Slack G.A., Phys. Rev. 134 (1964), A1058
• [13] French R.H., Müllejans H., Jones D.J., J. Am. Ceram. Soc. 81 (1998) 2549-2557
• [14] Dobrovinskaya L.R., Lytvynov L.A., Pishchik V., Sapphire Material, manufacturing, application. 2009, Springer, 480 p
• [15] Jain A., McGaughey A.J.H., Phys. Rev. B 93 (2016) 081206(R)
• [16] Lee Y., Hwang G.S., Phys. Rev. B 86 (2012) 075202

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).