Reduction of the thermal conductivity in free-standing silicon nano-membranes investigated by non-invasive Raman thermometry
Chávez Ángel, Emigdio (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Reparaz, Juan Sebastian (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Gomis-Bresco, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Wagner, Markus R.. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Cuffe, John (Massachusetts Institute of Technology)
Graczykowski, Bartlomiej (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Shchepetov, Andrey (VTT Technical Research Centre of Finland)
Jiang, Hua (Aalto University School of Science)
Prunnila, Mika (VTT Technical Research Centre of Finland)
Ahopelto, Jouni (VTT Technical Research Centre of Finland)
Alzina, Francesc (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Sotomayor Torres, Clivia M. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Date:	2014
Abstract:	We report on the reduction of the thermal conductivity in ultra-thin suspended Si membranes with high crystalline quality. A series of membranes with thicknesses ranging from 9 nm to 1. 5 μm was investigated using Raman thermometry, a novel contactless technique for thermal conductivity determination. A systematic decrease in the thermal conductivity was observed as reducing the thickness, which is explained using the Fuchs-Sondheimer model through the influence of phonon boundary scattering at the surfaces. The thermal conductivity of the thinnest membrane with d = 9 nm resulted in (9 ± 2) W/mK, thus approaching the amorphous limit but still maintaining a high crystalline quality.
Grants:	European Commission 309150 Ministerio de Ciencia e Innovación CSD2010-0044 Ministerio de Ciencia e Innovación MAT2012-31392
Rights:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Language:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Published in:	APL materials, Vol. 2, Issue 1 (January 2014) , art. 12113, ISSN 2166-532X

DOI: 10.1063/1.4861796

7 p, 884.6 KB

The record appears in these collections:
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Experimental sciences > Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)
Articles > Research articles
Articles > Published articles