اثر پارامترهای کشسانی و ساختاری بر خواص فونونی و گرمایی یک نانو بلور با ساختار مکعبی ساده

Abstract

در این مقاله با استفاده از روش ماتریس انتقال در تقریب هماهنگ، به مطالعه خواص فونونی و گرمایی یک نانو بلور می‌پردازیم. سامانه مورد بررسی یک بلور جرم - فنر با ساختار مکعبی ساده و با سطح مقطع مربعی است. ابتدا برای چنین دستگاهی در حالت ایده‌آل، طیف بسامد فونونی را در شرایط مرزی باز به‌دست می‌آوریم. سپس خواص ترابرد فونونی نانو ساختار از جمله چگالی حالت‌ها و ضریب عبور فونونی را در شرایط مختلف فیزیکی و ساختاری بررسی می‌کنیم. در ادامه با قرار دادن دستگاه درون یک گرادیان دمایی خارجی، به بررسی رسانندگی گرمایی نانو بلور می‌پردازیم. نتایج نشان می‌دهند که تغییر عوامل ساختاری مانند بسامد اتم‌های سطح مقطع بلور، طول ساختار و تعداد اتم‌های دستگاه خواص فونونی را دست‌خوش تغییرات قابل توجهی می‌کند. که از آن جمله می‌توان به کاهش (افزایش) ضریب عبور فونونی با افزایش (کاهش) بسامد نوعی پیوند بین اتم‌های سطح مقطع ساختار اشاره کرد. همچنین با در نظر گرفتن جرم متفاوت برای لایه‌های عرضی متوالی سامانه مرکزی (ایجاد تناوب جرمی در لایه‌های تشکیل دهنده نانو بلور)، شاهد کاهش رسانندگی گرمایی نانو بلور نسبت به حالت ایده‌آل خواهیم بود.