| Fecha: |
2025 |
| Resumen: |
Aquesta tesi doctoral investiga el transport de calor mediada per fonons en heteroestructures i superxarxes semiconductores a escala atòmica, on els models continus clàssics deixen de ser vàlids. Emprant dinàmica molecular en no equilibri i simulacions de primers principis, el treball caracteritza la resistència tèrmica en la frontera d'interfícies simples GaAs/Ge, revelant la seva dependència de la temperatura, la sensibilitat a la morfologia de la interfície i la mescla química, així com els criteris de convergència per a les cel·les atomístiques. Tot seguit, explora la coherència i difusió de fonons en nanocables de superxarxes Si/Ge, traçant la transició entre els règims balístic i difusiu en funció del gruix de les capes, la temperatura i la dimensionalitat. La tesi també integra anàlisi optotèrmic mitjançant espectroscòpia Raman i teoria de pertorbacions del funcional de la densitat, preveient desplaçaments espectrals característics en superxarxes bessones GaAs/GaP i InAs. En conjunt, aquests estudis estableixen un marc unificat per dissenyar propietats tèrmiques i electroòptiques de nanostructures semiconductores, oferint principis de disseny per a la gestió tèrmica avançada i l'enginyeria fonònica en dispositius nanoelectrònics de pròxima generació. |
| Resumen: |
Esta tesis doctoral investiga el transporte de calor mediado por fonones en heteroestructuras y superredes semiconductoras a escala atómica, donde los modelos continuos clásicos dejan de ser válidos. Empleando dinámica molecular en no equilibrio y simulaciones de primeros principios, el trabajo caracteriza la resistencia térmica en la frontera de interfaces simples GaAs/Ge, revelando su dependencia con la temperatura, la sensibilidad a la morfología de la interfaz y la intermezcla química, así como los criterios de convergencia para las celdas atomísticas. A continuación, explora la coherencia y difusión de fonones en nanocables de superredes Si/Ge, trazando la transición entre los regímenes balístico y difusivo en función del espesor de las capas, la temperatura y la dimensionalidad. La tesis también integra análisis optotérmico mediante espectroscopía Raman y teoría de perturbaciones del funcional de la densidad, prediciendo desplazamientos espectrales característicos en superredes geminadas GaAs/GaP e InAs. En conjunto, estos estudios establecen un marco unificado para diseñar propiedades térmicas y electroópticas de nan Estructuras semiconductoras, ofreciendo principios de diseño para la gestión térmica avanzada y la ingeniería fonónica en dispositivos nanoelectrónicos de próxima generación. |
| Resumen: |
This doctoral thesis investigates phonon-mediated heat transport in semiconductor heterostructures and superlattices at the atomic scale, where classical continuum models fail. Employing nonequilibrium molecular dynamics and first-principles simulations, the work characterizes thermal boundary resistance across single GaAs/Ge interfaces, revealing its temperature dependence, sensitivity to interface morphology and chemical intermixing, and convergence criteria for atomistic cells. It then explores phonon coherence and diffusion in Si/Ge superlattice nanowires, mapping the transition between ballistic and diffusive regimes as a function of layer thickness, temperature, and dimensionality. The thesis also integrates opto-thermal analysis via Raman spectroscopy and density functional perturbation theory, predicting characteristic spectral shifts in GaAs/GaP and InAs twinning superlattices. Together, these studies establish a unified framework to tailor thermal and electro-optical properties of semiconductor nanostructures, offering design principles for advanced thermal management and phononic engineering in next-generation nanoelectronic devices. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Física |
| 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, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Lengua: |
Anglès |
| Documento: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Materia: |
Transport de fonons ;
Phonon transport ;
Transporte de fonones ;
Ciències Experimentals |
visitante ::
identificación
