Impact of pore anisotropy on the thermal conductivity of porous Si nanowires
Ferrando-Villalba, Pablo (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
D'Ortenzi, L. (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica)
Dalkiranis Pereira, Gustavo Gonçalves (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Cara, Eleonora (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica)
Lopeandía Fernández, Aitor (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Abad, Llibertat (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Rurali, Riccardo (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Cartoixà Soler, Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
De Leo, N. (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica)
Saghi, Zineb (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica)
Jacob, M.. (University of Grenoble)
Gambacorti, N. (University of Grenoble)
Boarino, L. (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica)
Rodríguez-Viejo, Javier, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Fecha:	2018
Resumen:	Porous materials display enhanced scattering mechanisms that greatly infuence their transport properties. Metal-assisted chemical etching (MACE) enables fabrication of porous silicon nanowires starting from a doped Si wafer by using a metal template that catalyzes the etching process. Here, we report on the low thermal conductivity (κ) of individual porous Si nanowires (NWs) prepared from MACE, with values as low as 0. 87W·m−1·K−1 for 90nm diameter wires with 35-40% porosity. Despite the strong suppression of long mean free path phonons in porous materials, we fnd a linear correlation of κ with the NW diameter. We ascribe this dependence to the anisotropic porous structure that arises during chemical etching and modifes the phonon percolation pathway in the center and outer regions of the nanowire. The inner microstructure of the NWs is visualized by means of electron tomography. In addition, we have used molecular dynamics simulations to provide guidance for how a porosity gradient infuences phonon transport along the axis of the NW. Our fndings are important towards the rational design of porous materials with tailored thermal and electronic properties for improved thermoelectric devices.
Nota:	Aquest article té una correcció a 10.1038/s41598-018-32320-6
Derechos:	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.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Publicado en:	Scientific reports, Vol. 8 (2018) , p. 12796, ISSN 2045-2322

Correcció de l'article: https://ddd.uab.cat/record/253668
DOI: 10.1038/s41598-018-30223-0
PMID: 30143650

9 p, 2.0 MB

El registro aparece en las colecciones:
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados