Critical Size Transitions in Silicon Nanowires: Amorphization, Phonon Hydrodynamics, and Thermal Conductivity

纳米线 声子 材料科学 热导率 无定形固体 半导体 散射 凝聚态物理 纳米技术 声子散射 化学物理 光电子学 光学 结晶学 物理 化学 复合材料
作者
Ke Xu,Yuan Li,Dongliang Ding,Ting Liang,Jianyang Wu,Jianbin Xu
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:16 (33): 8580-8587 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.5c01802
摘要

Understanding the intrinsic thermal transport properties of ultrathin semiconductor nanowires with varying diameters is crucial for the efficient thermal management of next-generation nanoelectronic devices. Here, we developed high-fidelity machine-learning potential (MLP) within the fourth-generation neuroevolution potential framework to elucidate the interplay between structural evolution, amorphous transition behavior, and thermal transport in silicon nanowires (SiNWs), resolving long-standing discrepancies between simulations and experiments. The structure of SiNWs below 1.1 nm in diameter undergoes a complete amorphous transformation, which originates from an amorphous surface structure of 5-6 atomic layers. We identify a nonmonotonic dependence of thermal conductivity on nanowire diameter due to competition between N (Normal) and U (Umklapp) phonon scattering processes. At frequencies <1 THz, N-process scattering rates exceed U-process rates by 3 orders of magnitude in ultrafine SiNWs, enabling fluid-like phonon transport. This study underscores the transformative potential of high-fidelity MLP in unraveling complex nanoscale material behaviors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
应然忆完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
ZhangLetian完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
lalalxx完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
斯文败类应助春风十里采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
健壮的秋寒完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
GT发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
知性的冰棍完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
youyuguang发布了新的文献求助10
7秒前
molihuakai应助舒适沛珊采纳,获得10
8秒前
光头强发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
历史真相发布了新的文献求助10
10秒前
黑色风衣发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
星辰大海应助le采纳,获得10
11秒前
zac发布了新的文献求助10
11秒前
shally发布了新的文献求助10
12秒前
万能图书馆应助能干煎蛋采纳,获得10
12秒前
12秒前
甜菜完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
15秒前
16秒前
靳家小小发布了新的文献求助40
17秒前
Dreamy发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
rainbow应助jctyp采纳,获得10
18秒前
fane完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
The Great Hymn to Šamaš 500
Moody's Ratings Rising AI spending narrows the gap, but US hyperscalers retain edge over Chinese peers 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7696327
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9256459
关于积分的说明 20002785
捐赠科研通 7270631
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3292686
关于科研通互助平台的介绍 2448337
邀请新用户注册赠送积分活动 2298383