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Minimum thermal conductivity in superlattices: A first-principles formalism

机译：超晶格中的最小导热率：第一性原理

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The thermal conductivity of silicon-germanium superlattices is computed from density-functional perturbation theory using relaxation times that include both anharmonic and interface roughness effects. A decrease in the group velocity of low-frequency phonons in addition to the interface-disorder-induced scattering of high-frequency phonons drives the superlattice thermal conductivity to below the alloy limit. At short periods, interplay between decrease in group velocity and increase in phonon lifetimes with increase in superlattice period leads to a minimum in the cross-plane thermal conductivity. Increasing the mass mismatch between the constituent materials in the superlattice further lowers the thermal conductivity below the alloy limit, pointing to avenues for higher efficiency thermoelectric materials.
机译：硅锗超晶格的导热系数是根据密度泛函微扰理论使用弛豫时间计算得出的，弛豫时间包括非谐和界面粗糙度效应。低频声子的群速度的降低以及界面声子引起的高频声子散射的降低，将超晶格热导率降至合金极限以下。在短时间内，随着超晶格周期的增加，群速度的降低与声子寿命的增加之间的相互作用导致了横面热导率的最小值。超晶格中组成材料之间质量失配的增加进一步将热导率降低到合金极限以下，这为更高效率的热电材料指明了途径。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2013年第14期|140302.1-140302.5|共5页
  • 作者

    Jivtesh Garg; Gang Chen;

  • 作者单位

    Department of Mechanical Engineering Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA;

    Department of Mechanical Engineering Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA;

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