Collective thermal transport in pure and alloy semiconductors
Torres, Pol (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Mohammed, Amr (Purdue University. Birck Nanotechnology Center)
Torello Massana, Alvar (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Bafaluy Bafaluy, Javier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Camacho Castro, Juan (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Cartoixà Soler, Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Shakouri, Ali (Purdue University. Birck Nanotechnology Center)
Àlvarez Calafell, Francesc Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Date:	2018
Abstract:	Conventional models for predicting thermal conductivity of alloys usually assume a pure kinetic regime as alloy scattering dominates normal processes. However, some discrepancies between these models and experiments at very small alloy concentrations have been reported. In this work, we use the full first principles kinetic collective model (KCM) to calculate the thermal conductivity of Si1-xGex and InxGa1-xAs alloys. The calculated thermal conductivities match well with the experimental data for all alloy concentrations. The model shows that the collective contribution must be taken into account at very low impurity concentrations. For higher concentrations, the collective contribution is suppressed, but normal collisions have the effect of significantly reducing the kinetic contribution. The study thus shows the importance of the proper inclusion of normal processes even for alloys for accurate modeling of thermal transport. Furthermore, the phonon spectral distribution of the thermal conductivity is studied in the framework of KCM, providing insights to interpret the superdiffusive regime introduced in the truncated Lévy flight framework.
Grants:	European Commission 604391 Ministerio de Economía y Competitividad TEC2015-67462-C2-2-R Ministerio de Economía y Competitividad TEC2015-67462-C2-1-R Ministerio de Economía y Competitividad TEC2012-31330 Ministerio de Economía y Competitividad FIS2012-32099 Ministerio de Economía y Competitividad MAT2012-33483 Ministerio de Economía y Competitividad CSD2010-00044 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-0064 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-384
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, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original.
Language:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Published in:	Physical chemistry chemical physics, Vol. 20, issue 10 (March 2018) , p. 6805-6810, ISSN 1463-9084

DOI: 10.1039/c7cp07738f
PMID: 29480290

6 p, 2.7 MB

The record appears in these collections:
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Experimental sciences > Grup de Propietats de Transport a la Nanoescala
Articles > Research articles
Articles > Published articles