خواص فونونی و گرمایی یک نانوساختار نردبانی

Abstract

در این مقاله با در نظر گرفتن تقریب هماهنگ و به‌کمک روش ماتریس انتقال، به بررسی خواص فونونی و گرمایی یک دستگاه نردبانی می‌پردازیم. ابتدا یک مدل متشکل از دو زنجیره اتمی نامحدود با جرم‌های متفاوت ارائه می‌کنیم، که در آن جرم‌ها به‌وسیله فنرهای همسایه اول و دوم به یکدیگر متصل شده‌اند. سپس طیف بسامد فونونی این دستگاه را به‌دست می‌آوریم. در ادامه اثر تغییرات جرم را بر بسامدهای ویژه بررسی می‌کنیم. پس از آن با استفاده از طیف بسامد، برای حالت خاصی که از اثر همسایه‌های دوم صرف‌نظر شده است، چگالی حالت‌های فونونی را محاسبه می‌کنیم. در نهایت رسانندگی گرمایی این نانوساختار را به‌دست می‌آوریم. نتایج نشان می‌دهند با افزایش نسبت جرم‌های زنجیره‌های اتمی، طیف بسامد فونونی دستگاه به‌سمت بسامدهای پایین‌تر میل می‌کند و در حالت حدی، گاف بسامد در طیف مشاهده می‌شود. همچنین در غیاب اثر همسایه دوم، افزایش قدرت فنر همسایه اول باعث ایجاد گاف در چگالی حالت‌ها شده، رسانندگی گرمایی را کاهش می‌دهد. در حالی‌که کاهش قدرت آن، باعث می‌شود رسانندگی افزایش یابد.