Теплопроводность SiC: расчет изотопического эффекта из первых принципов
Чернодубов Д.А.
1, Инюшкин А.В.
11Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Москва, Россия
Email: Chernodubov_DA@nrcki.ru
Поступила в редакцию: 14 апреля 2023 г.
В окончательной редакции: 14 апреля 2023 г.
Принята к печати: 6 мая 2023 г.
Выставление онлайн: 31 мая 2023 г.
В рамках первопринципного подхода проведен расчет температурной зависимости теплопроводности kappa(T) кристалла гексагонального карбида кремния политипа 2H-SiC для ориентации теплового потока в базисной плоскости и вдоль гексагональной оси c в диапазоне температур от 100 до 500 K. Рассмотрено влияние изотопического беспорядка по кремнию и углероду на теплопроводность. Найдено, что при температуре 300 K теплопроводность изотопически чистого 2H-SiC, содержащего 100% 28Si и 100% 12C, больше, чем кристаллов с природной композицией изотопов кремния и углерода, на 15.2% и 12.4% для направлений вдоль и поперек базисной плоскости соответственно. Для кристаллов с природной смесью изотопов углерода natC изотопический эффект по кремнию составляет 14.5% и 11.9% для этих направлений. Ключевые слова: монокристалл, теплопроводность, карбид кремния, первопринципные расчеты.
- D.T. Morelli, G.A. Slack. In: High Thermal Conductivity Materials / Ed. S.L. Shinde, J.S. Goela. Springer, N. Y. (2006). P. 37--68
- S.E. Saddow, A.K. Agarwal. Advances in Silicon Carbide Processing and Applications. Artech House, Inc., Boston, London (2004). 212 p
- J.S. Goela, N.E. Brese, L.E. Burns, M.A. Pickering. In: High Thermal Conductivity Materials / Ed. S.L. Shinde, J.S. Goela. Springer, N. Y. (2006). P. 167--198
- A.P. Zhernov, A.V. Inyushkin. Phys..Usp. 45, 527 (2002)
- T.R. Anthony, W.F. Banholzer, J.F. Fleischer, L. Wei, P.K. Kuo, R.L. Thomas, R.W. Pryor. Phys. Rev. B 42, 1104 (1990)
- L. Wei, P.K. Kuo, R.L. Thomas, T.R. Anthony, W.F. Banholzer. Phys. Rev. Lett. 70, 3764 (1993)
- A.A. Каминский, В.Г. Ральченко, Х. Ёнеда, А.П. Большаков, А.В. Инюшкин. Письма в ЖЭТФ 104, 356 (2016)
- А.В. Гусев, А.М. Гибин, О.Н. Морозкин, В.А. Гавва, А.В. Митин. Неорган. материалы 38, 1305 (2002)
- A.V. Inyushkin, A.N. Taldenkov, A.M. Gibin, A.V. Gusev, H.-J. Pohl. Phys. Status Solidi C 1, 2995 (2004)
- A.V. Inyushkin, A.N. Taldenkov, I.J.W. Ager, E.E. Haller, H. Riemann, N.V. Abrosimov, H.-J. Pohl, P. Becker. J. Appl. Phys. 123, 095112 (2018)
- B. Lundqvist, P. Raad, M. Yazdanfar, P. Stenberg, R. Liljedahl, P. Komarov, N. Rorsman, J. Ager, O. Kordina, I. Ivanov, E. Janzen. 19th Int. Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC). (2013). 58-61 p
- D.T. Morelli, J.P. Heremans, G.A. Slack. Phys. Rev. B 66, 195304 (2002)
- D.A. Broido, M. Malorny, G. Birner, N. Mingo, D.A. Stewart. Appl. Phys. Lett. 91, 231922 (2007)
- L. Lindsay, D.A. Broido, T.L. Reinecke. Phys. Rev. B 87, 165201 (2013)
- N.H. Protik, A. Katre, L. Lindsay, J. Carrete, N. Mingo, D. Broido. Mater. Today Phys. 1, 31 (2017)
- N.K. Ravichandran, D. Broido. Phys. Rev. B 98, 085205 (2018)
- N.K. Ravichandran, D. Broido. Nat. Commun. 10, 827 (2019)
- M. Fava, N.H. Protik, C. Li, N.K. Ravichandran, J. Carrete, A. van Roekeghem, G.K.H. Madsen, N. Mingo, D. Broido. npj Comput. Mater. 7, 54 (2021)
- W. Li, J. Carrete, N.A. Katcho, N. Mingo. Comput. Phys. Commun. 185, 1747 (2014)
- Y. Xie, J. Vandermause, S. Ramakers, N.H. Protik, A. Johansson, B. Kozinsky. npj Comput. Mater. 9, 36. (2022)
- P. Giannozzi, O. Andreussi, T. Brumme, O. Bunau, M.B. Nardelli, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, M. Cococcioni, N. Colonna, I. Carnimeo, A.D. Corso, S. de Gironcoli, P. Delugas, R.A. DiStasio, A. Ferretti, A. Floris, G. Fratesi, G. Fugallo, R. Gebauer, U. Gerstmann, F. Giustino, T. Gorni, J. Jia, M. Kawamura, H.-Y. Ko, A. Kokalj, E. Kucukbenli, M. Lazzeri, M. Marsili, N. Marzari, F. Mauri, N.L. Nguyen, H.-V.Nguyen, A.O. de-la Roza, L. Paulatto, S. Ponce, D. Rocca, R. Sabatini, B. Santra, M. Schlipf, A.P. Seitsonen, A. Smogunov, I. Timrov, T. Thonhauser, P. Umari, N. Vast, X. Wu, S. Baroni. J. Phys. Condens. Matter 29, 465901 (2017)
- S. Tamura. Phys. Rev. B 30, 849 (1984)
- A.P. Zhernov, A.V. Inyushkin. Phys. Usp. 44, 785 (2001)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.