نویسندگان

• حسن ربانی
• محمد مردانی
• محمد مردانی
• مهوش کشاورز

دانشگاه شهرکرد

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها

• ماتریس انتقال
• ترابرد فونونی
• چگالی حالت‌های فونونی
• رسانندگی گرمایی

عنوان مقاله [English]

The effect of elastic and structural parameters on phonon transport and thermal properties of a simple cubic nanocrystal

نویسندگان [English]

• H Rabani
• M Mardaani
• M Mardaani
• M Keshavarz

چکیده [English]

In this paper, we study the phonon and thermal properties of a nanocrystal by using transfer matrix method in the harmonic approximation. The considered system is a mass-spring nanocrystal with a square cross section. At first, for the ideal case, we obtain the phonon spectrum with free boundary conditions. Then we calculate some phonon transport properties of this system, namely, the phonon density of states (modes) and transmission coefficient under different physical and structural conditions. Finally, in the presence of a linear temperature gradient, we obtain the system’s thermal conductivity. The results show that the variation in values of physical and structural parameters causes the phonon system properties to strongly change. For example, by decreasing or increasing the typical band frequency of the system, the phonon transmission coefficient increases or decreases, respectively. Moreover, for a mass periodic (for sequential layers) nanocrystal embedded between the two ideal nanocrystals the thermal conductivity decreases with respect to the ideal case.

کلیدواژه‌ها [English]

• transfer matrix
• phonon transport
• phonon density of states
• thermal conductivity