準(zhǔn)周期聲子腔對(duì)半導(dǎo)體納米線中聲子輸運(yùn)影響的理論研究.pdf

1、二十世紀(jì)五十年代后期,朗道的工作開創(chuàng)了量子輸運(yùn)本質(zhì)的研究。近幾十年來,半導(dǎo)體低維量子結(jié)構(gòu)因其新穎的物理性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景,已成為當(dāng)前凝聚態(tài)物理學(xué)科中的研究熱點(diǎn)。與此同時(shí),伴隨著納米加工技術(shù)的迅速發(fā)展,要求更深入地了解納米器件、結(jié)構(gòu)和材料的性質(zhì)。由于電子元器件尺寸的不斷減小,尺寸效應(yīng)對(duì)器件的熱導(dǎo)率的影響便在器件的設(shè)計(jì)中起到了至關(guān)重要的作用。為了設(shè)計(jì)實(shí)用的散射系統(tǒng),了解熱量在納米尺度下的輸運(yùn)性質(zhì)是非常重要的。本文研究了準(zhǔn)周期聲子腔的排列序

2、列和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)半導(dǎo)體納米線中聲子透射系數(shù)和熱導(dǎo)的調(diào)控機(jī)理和作用,為相關(guān)器件設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 運(yùn)用散射矩陣方法,研究了低溫下準(zhǔn)周期聲子腔對(duì)半導(dǎo)體納米線中聲子輸運(yùn)的影響。無論是寬度為準(zhǔn)周期序列的聲子腔還是聲子腔呈準(zhǔn)周期序列排列,其透射譜線均表現(xiàn)出了準(zhǔn)周期其獨(dú)特的自相似性,尤其是隨著聲子腔數(shù)目的增多,自相似性增強(qiáng)。當(dāng)半導(dǎo)體納米線中的聲子腔寬度為準(zhǔn)周期序列時(shí),透射譜線存在著兩兩相似的特點(diǎn);當(dāng)半導(dǎo)體納米線的橫向?qū)挾扰c聲子腔垂直高度

3、的比值滿足一定關(guān)系時(shí),總的透射譜線會(huì)出現(xiàn)尖銳的透射峰,而且它們的位置依賴于這兩個(gè)數(shù)值的比值關(guān)系。而當(dāng)半導(dǎo)體納米線中的聲子腔呈準(zhǔn)周期序列排列時(shí),透射譜線出現(xiàn)尖銳透射峰的特性,卻又強(qiáng)烈的依賴于聲子腔寬度的取值。半導(dǎo)體納米線的橫向?qū)挾扰c聲子腔的高度的數(shù)值關(guān)系,明顯影響著單模的輸運(yùn)性質(zhì):單模的激發(fā)以及閾值頻率的變化。低溫下,相同數(shù)目的聲子腔,聲子腔呈準(zhǔn)周期排列時(shí),能夠提高半導(dǎo)體納米線中的熱導(dǎo)。這些結(jié)果可以為設(shè)計(jì)特殊性能的納米器件提供理論依據(jù)和參

4、考。
　　 利用散射矩陣方法,研究收窄半導(dǎo)體納米線中準(zhǔn)周期聲子腔對(duì)聲子輸運(yùn)的影響。透射譜線隨著收窄半導(dǎo)體納米線中的準(zhǔn)周期聲子腔數(shù)的增加而表現(xiàn)出趨于明顯的自相似性,尤其是在高頻區(qū)域。有趣的是,聲子腔寬度的取值區(qū)域也使得自相性的明顯性表現(xiàn)出了一定的區(qū)域性。在低頻區(qū)域,出現(xiàn)了較寬的禁帶,且隨著聲子腔寬度的增加向低頻處移動(dòng)。低溫下,半導(dǎo)體納米線中的熱導(dǎo)依賴于準(zhǔn)周期數(shù)目和結(jié)構(gòu)參數(shù),而且在準(zhǔn)周期聲子腔數(shù)目較少時(shí),熱導(dǎo)隨結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化更為明顯