Trap Dynamics and Conductivity Changes in AlGaN/GaN Heterostructures Under Ultrasonic Loading
V. E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院 V.E. 拉什卡廖夫半导体物理研究所）；Taras Shevchenko National University（塔拉斯·舍甫琴科国立大学）
该研究探究超声加载对AlGaN/GaN异质结构陷阱动力学与电导率的影响，发现其可通过驱动DX中心重排调制缺陷态，为提升GaN基器件可靠性提供新途径。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Towards More Accurate Molecular Dynamics Calculation of Thermal Conductivity. Case Study: GaN Bulk Crystals
文献中使用分子动力学模拟计算的各种系统的热导率存在显着差异。在某些情况下，非物理的结果，例如，负的热导率，已经found.Use GAN作为一个例子的情况下，直接非平衡方法，广泛的分子动力学模拟和Monte Carlo分析的结果已经进行了量化的分子动力学方法的不确定性水平，并确定的条件，可以产生足够准确的热导率计算。我们发现，计算的误差主要是由于统计热涨落。将结果外推到无限大系统的极限往往会放大误差，偶尔会导致非物理结果。批量估计的误差可以通过在一系列样本长度上使用适当选择的系统执行更长的时间平均来减少。如果与每个样品长度相关的电导率估计值的误差保持在某一阈值以下，则获得非物理体积值的可能性变得微不足道。使用蒙特卡罗方法开发这里，我们已经确定了使用直接方法获得的体热导率的概率分布。我们还观察到一种非线性效应，这种效应可能成为重大误差的来源。对于这里给出的非常精确的结果，我们预测[0001] GAN热导率在300 K时为185 $\rm{W/K \cdot m}$，在500 K时为102 $\rm{W/K \cdot m}$，在800 K时为74 $\rm{W/K \cdot m}$。利用在工作中获得的见解，我们已经实现了相应的误差水平（标准偏差）的散装（无限样品长度）GAN热导率小于10 $\rm{W/K \cdot m}$，5 $\rm{W/K \cdot m}$，和15 $\r…
2012-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Weak effects of electron-phonon interactions on the lattice thermal conductivity of wurtzite GaN with high electron concentrations
本文揭示超高电子浓度下电子-声子相互作用对n型GaN晶格热导率影响很弱，Fröhlich相互作用可忽略，并借助费米面嵌套函数解释其与p型GaN的差异，结论可推广至其他宽禁带半导体。
2024-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Computing Equilibrium Shapes of Wurtzite Crystals: The Example of GaN
晶体形态对于基于低维纳米材料的器件的设计和功能是重要的。平衡晶体形状（ECS）是这方面的关键量。它是由表面能，这是很难获得实验，但通常可以很好地预测的第一原理方法。不幸的是，这对于纤锌矿晶体的极性和半极性表面来说并不一定如此。通过扩展的武尔夫建设的概念，我们证明，ECS仍然可以得到这类材料。以GAN为例，我们根据化学势确定了不同的晶体形状，从而揭示了实验观察到的GAN纳米结构。
2015-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Anomalously low thermal conductivity of two-dimensional GaP monolayers: A comparative study of the group GaX (X = N, P, As)
随着二维氮化镓（GAN）平面蜂窝结构的成功合成，二维GAN的声子输运性质得到了报道。然而，通过用N取代同一主族中的其他元素，在Ga基材料中的热输运仍然不清楚，这是更广泛的应用。本文基于第一性原理计算，对二维GaX（X = N，P，As）的声子输运性质进行了全面的研究.发现GaP的热导率（1.52 Wm-1 K-1）出乎意料地超低，这与GAN和GaAs形成鲜明对比，尽管它们具有类似的蜂窝几何结构。基于PJTE理论，GaP和GaAs稳定在屈曲结构中，不同于GAN的平面结构。与GAN和GaAs相比，GaP具有最强的声子非谐性，因此存在较强的声子-声子散射。在给定电子结构的情况下，我们对声子输运有了更深的认识，即由于弯曲结构的存在，GaP中电子的离域受到了限制。因此，P原子的非成键孤对电子在热搅动时诱导非线性静电力，导致晶格中声子非谐性增加，从而降低热导率。我们的研究为蜂窝结构GaX单分子膜中声子输运提供了基础性的认识，这将丰富未来二维材料中纳米声子输运的研究
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Mn-doped GaN: From Clusters to Crystals
采用第一性原理，用团簇的分子轨道理论和晶体的线性Muffin tin轨道紧束缚公式（LMTO-TB）研究了GaN团簇和晶体中掺杂Mn原子之间的磁耦合。基于密度泛函理论和广义梯度近似的交换和相关的计算，揭示了耦合是铁磁性的磁矩范围从2.0到4.0玻尔磁子每锰原子取决于它的环境。Mn原子也倾向于成簇并且与N原子的结合比与Ga原子的结合更强。Mn与GAN簇的显著结合进一步表明，可以通过使用提供大量内表面位点的多孔衬底来增加GAN中的Mn浓度。
2002-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Significant Phonon Drag Enables High Power Factor in the AlGaN/GaN Two-Dimensional Electron Gas
在典型的热电能量采集器和传感器中，塞贝克效应是由电子或空穴在温度梯度中的扩散引起的。然而，由于载流子和晶格声子之间的动量交换，塞贝克效应也可以具有声子拖曳分量，这更难以量化。在这里，我们提出了第一次研究的AlGaN/GAN二维电子气（2DEG）中的声子拖曳。我们发现声子拖曳对厚度为100 nm的GaN器件的热电行为没有显著的影响，但是当厚度增加到1.2 $μ$ m时，300 K（50 K）的Seebeck系数的32%（88%）可以归因于拖曳分量.反过来，声子拖曳使较厚的GAN膜中具有最先进的热电功率因子，在50 K时高达~40 mW m $^{-1}$ K $^{-2}$。通过测量这些AlGaN/GAN薄膜的热导率，我们表明，声子阻力的大小可以增加，即使当热导率降低。热导率和塞贝克系数的解耦可以使基于2DEG的器件在热电功率转换方面取得重要进展。
2019-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Modulation of Thermal Conductivity in GaN through Strain-Field Screening around Dislocations
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Mines Saint-Étienne（圣艾蒂安国立高等矿业学院）
研究通过应变调控GaN中位错集合，实现热导率的可逆增强，揭示了应变对晶格热导率的调控机制。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy of single crystalline GaN nanowires on a flexible Ti foil
我们展示了自组装生长的垂直排列的GAN纳米线系综的柔性钛箔上的等离子体辅助分子束外延。通过透射电子显微镜对单个纳米线的分析表明，它们是单晶的。低温光致发光光谱表明，与在Si上生长的标准GAN纳米线相比，在Ti箔上制备的纳米线表现出同等的结晶完整性，更高的基面层错密度，但反转畴边界密度降低。纳米线系综的室温光致发光光谱不受衬底弯曲的影响或退化。本研究结果为在金属箔上制备基于GAN纳米线的柔性光电子器件奠定了基础。
2016-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Phonon thermal transport properties of GaN with symmetry-breaking and lattice deformation induced by the electric field
电场普遍存在于半导体电子结构中，对声子的热输运产生影响。此外，它是一种常用的方法来调整固体中的热传输。本文采用第一性原理计算，从对称性破缺和晶格形变的角度研究了纤锌矿和锌锌矿结构GAN在有限电场下的声子和热输运性质。研究了电场对Zn掺杂GAN声子输运性质的影响，包括电子密度分布响应和晶格变化响应对声子色散和热导率的影响。结果发现，前者有一个小的，但定性的影响声子色散关系，即，声子分支的分裂，因为它打破了锌晶格的对称性。后者影响晶格对称性和尺寸，导致声子性质的显著变化和热导率的增加。在纤锌矿GAN中，在有限电场作用下，空间群守恒的晶格变化仅在晶格变形的情况下进行了研究，其中热导率在电场作用下随着各向异性的增加而显著降低，这与锌掺杂GAN的变化有很大不同。本文的工作为GaN基信息和电力电子器件的热管理提供了参考。
2021-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Hyperparameter Optimization and Force Error Correction of Neuroevolution Potential for Predicting Thermal Conductivity of Wurtzite GaN
针对机器学习驱动的分子动力学模拟低估纤锌矿GaN等高热导率材料热导率的问题，本研究优化神经进化势（NEP）超参数并实施力误差校正方法，准确预测其室温热导率为259 W/m-K，为宽带隙半导体热管理提供支持。
2025-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revisiting phonon thermal transport in two-dimensional gallium nitride: higher-order phonon-phonon and phonon-electron scattering
本研究针对二维氮化镓热导率计算的差异问题，发现有限差分法中四阶原子间力常数易高估四声子散射影响，明确四声子散射使热导率降65.6%，且高载流子浓度下声子-电子相互作用对其热导率影响可忽略。
2024-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Single-Crystal N-polar GaN p-n Diodes by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy
采用等离子体辅助分子束外延技术在单晶N极性GAN体晶片上实现了N极性GAN p-n二极管。电流-电压特性显示出高质量的整流和电致发光特性，具有高开/关电流比和带间光子发射。测得的电致发光光谱主要是强的近带边发射，而深能级发光被大大抑制。非常低的位错密度导致高的反向击穿电场。低漏电流N极二极管在偏振工程光子和电子器件中开辟了几个潜在的应用。
2017-06-08 cond-mat.mtrl-sci
THz frequency- and wavevector-dependent conductivity of low-density drifting electron gas in GaN. Monte Carlo calculations
我们报告的蒙特卡罗模拟的电子动力学在静态和空间和时间相关的电场的补偿GAN样品的结果。我们已经确定了频率和波矢量的动态电导率，$σ_{ω,q}$的依赖关系。我们已经发现，漂移电子的空间依赖的动态电导率可以是负的中等幅度，$2..5$ kV/cm的固定电场下。这种效果在一组频率窗口中实现。具有负动态电导率的低频窗口是由于切伦科夫机制。在这种情况下，含时场在实空间中感应出电子浓度的{ \it行波}，在能量/动量空间中感应出{ \it驻波}。负动态电导率的高频窗口与光学声子瞬态时间共振有关。在这种情况下，依赖于时间的场伴随着电子分布的振荡，在实空间和能量/动量空间中都是{ \it行波}的形式。我们讨论了观察这些效果的最佳条件。我们认为，所研究的负动态电导率可以用来放大电磁波，但需要消耗稳态场和电流的能量。
2019-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Cr-doped GaN: A First Principles Calculation
否则，反铁磁铬被证明是铁磁耦合时，掺杂到GAN中，无论主机是晶体或集群。分别采用基于分子轨道理论的密度泛函理论和线性化Muffin tin轨道紧束缚超原胞能带结构方法对掺杂团簇和晶体进行了计算。计算出的Cr掺杂GAN晶体的半金属行为与观察到的室温居里点相结合，使其成为自旋电子学应用的理想候选者。
2002-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Precise Radiative Lifetimes in Bulk Crystals from First Principles: The Case of Wurtzite GaN
氮化镓（GAN）是固态照明的关键半导体，但其辐射过程尚未完全了解。在这里，我们展示了准确计算大块单轴晶体辐射寿命的第一原理方法，重点关注纤锌矿GAN。我们计算的辐射寿命在100 K以下与实验非常一致。我们表明，考虑到激子（通过Bethe-Salpeter方程）和自旋-轨道耦合，包括激子精细结构计算准确的辐射寿命是必不可少的。激子解离成自由载流子的模型使我们能够计算辐射寿命到室温。我们的工作使精确的辐射寿命计算III-氮化物和其他各向异性固态发射体。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous nucleation and growth of GaN nanowires: Fundamental role of crystal polarity
本文通过实验证明，在无缺陷的AlN层上，GaN纳米线自发形成且必然为N极性，而Al极性表面不形成Ga极性纳米线，极性反转由Si_xN诱导，对理解生长机制和器件应用具有重要意义。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Strain-released epitaxy of GaN enabled by compliant single-crystalline metal foils
Zhejiang University（浙江大学）；Westlake University（西湖大学）；Zhongke Crystal Materials (Dongguan) Technology Co., Ltd.（中科晶材（东莞）科技有限公司）；Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Westlake Smoky-mountain Technologies（西湖烟山科技有限公司）；Peking University（北京大学）；University of Toronto（多伦多大学）；BOE Technology Group Co., Ltd.（京东方科技集团股份有限公司）
本研究通过顺应性单晶铜箔实现应变释放的氮化镓异质外延，利用弹性变形和局部滑移减少应变，从而获得高质量的氮化镓外延层，进而制备出高效率的发光二极管阵列。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Decorated dislocations against phonon propagation for thermal management
采用Green-Kubo方法，通过平衡态分子动力学模拟研究了缀饰位错对GAN有效热导率的影响.在纤锌矿GAN位错的核心中由几个In原子形成的“纳米线”被发现会影响材料的热性能，因为它导致热导率的显著降低，以及其各向异性特性的增强。In装饰位错的热导率进行了比较的原始GAN，InN，和随机和有序的InxGa 1-xN合金，检查掺杂的影响。结果解释了上述系统的应力图，成键性质和声子态密度。装饰位错工程是一种新的方式来调整，在其他传输特性，在纳米级的材料的有效热导率，这可以导致制造感兴趣的候选人热电或各向异性散热设备。
2019-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of phonon thermal conductivity and Lorenz ratio of single crystal metals: Al, Cu and Zn
我们用磁热电阻法测量了纯单晶金属在宽温度范围内的晶格热导率。施加大的横向磁场以抑制电子热传导。测量了总热导率和电导率随外加磁场的变化。然后通过外推零电导率下的热导率与电导率曲线来提取晶格热导率。我们用这种方法在5 ~ 60 K温度范围内测量了Al（100）、Cu（100）和Zn（001）单晶的晶格热导率和洛伦兹数。我们的结果表明，所测量的声子热导率随温度的变化曲线在德拜温度的十分之一附近有一个峰值，并且发现Lorenz数在中间温度范围内偏离Sommerfeld值。
2017-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Thermal Conductivity in Single Crystal beta-Gallium Oxide
用时域热反射法（TDTR）测量了β-Ga_2 O_3单晶在80- 495 K温度范围内沿四个晶向的热导率。室温下，[010]方向的热导率最高，为27.0 ± 2.0 W/mK，[100]方向的热导率最低，为10.9 ± 1.0 W/mK。在高温下，热导率遵循Umklapp声子散射的~1/T关系特征，表明在\b{eta} -Ga 2 O 3晶体中声子主导的热传输。测量的实验热导率由第一性原理计算支持，这表明热导率的各向异性是由于沿不同晶向的声速的差异。
2014-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen at GaN(0001) surface control of Fermi level pinning: Mg activation of p-type conductivity -- Nakamura process deciphered
Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）
通过从头计算揭示了氮化镓(0001)表面氢原子控制费米能级钉扎机制，解析了Mg掺杂对p型导电性激活的纳克拉马过程。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Strained GaN Quantum-Well FETs on Single Crystal Bulk AlN Substrates
我们报告的第一个实现的分子束外延生长应变GAN量子阱场效应晶体管的单晶体AlN衬底。所制造的双异质结构FET表现出超过2 X 10^13/cm 2的二维电子气（2DEG）密度。欧姆接触的2DEG沟道形成n+ GAN MBE再生长过程中，与0.13欧姆-毫米的接触电阻。拉曼光谱使用的量子阱作为光学标记揭示了量子阱中的应变，和应变弛豫的再生长的GAN接触。65 nm长的矩形栅器件的直流漏电流驱动为2.0 A/mm，峰值非本征漏电流为250 mS/mm，小信号射频性能达到fT~120 GHz。DC和RF性能表明，体AlN衬底为应变量子阱氮化物晶体管提供了一个有吸引力的替代平台，用于未来的高电压和高功率微波应用。
2016-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Multiphased alkali halide mixed crystals: The conductivity activation energy
本文报道了用熔体法制备NaBr和KBr混晶及其物理性质。在不同温度下进行了电测量，结果表明，它们的电导率随温度的升高而增加，并与体相组成呈非线性变化。我们发现，对于大多数研究的组合物，从温度变化的电导率推导出的活化能服从一个相互关联的缺陷吉布斯能与体弹性和膨胀率数据的热力学模型。
2017-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Subamorphous thermal conductivity of crystalline half-Heusler superlattices
提高热电品质因数的探索主要遵循降低热导率同时保持材料的功率因数不变的路线图。理想地，需要电子晶体声子玻璃系统。在这项工作中，我们报告了一个非凡的减少跨平面的热导率在晶体（TiNiSn）：（HfNiSn）半Heusler超晶格。我们创建SL的热导率低于有效的非晶极限，这是保持在一个大的温度范围（120-300 K）。我们在室温下测量的热导率值低至0.75 W/（m K），迄今为止报道的半Heusler化合物的最低热导率值。通过改变沉积条件，我们还证明了超晶格的单段生长方式对热导率的影响很大。这些发现显示了热电发电机的巨大潜力，其中需要显著降低热导率，但不会失去系统的晶体质量。
2018-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Comments on the paper: Optical reflectance, optical refractive index and optical conductivity measurements of nonlinear optics for L-aspartic acid nickel chloride single crystal
我们认为，标题论文（Optics Communications 2013）的作者报告的L-天冬氨酸氯化镍晶体实际上是众所周知的二水合（L-天冬氨酸）镍（II）水合物晶体。
2015-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of phonon thermal conductivity and Lorenz ratio of single crystal bismuth telluride
用磁热电阻法测量了Bi $_2$ Te $_3$单晶在5 ~ 60 K的晶格热导率。在测量热导率和电阻率时，我们施加一个大的横向磁场来抑制电子热传导。然后通过将热导率对电导率曲线外推至零电导率值来计算晶格热导率。结果表明，在中温区，声子热导率服从$e^{(Δ_{min}/T)}$温度关系，Lorenz比对应于修正的Sommerfeld值.我们对Bi $_2$ Te $_3$的低温实验数据和分析是对Goldsmid [14]先前测量和Broido $\textit{et al.}$ [21]在100 - 300 K高温下的理论计算的重要补充。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Significant Reduction of Graphene Thermal Conductivity by Phononic Crystal Structure
采用分子动力学模拟研究了石墨烯声子晶体（GPnC），又称石墨烯纳米网的热导率。研究了GPnCs的热导率随长度和温度的变化关系。研究发现，GPnCs的热导率明显低于石墨烯，并且可以通过改变孔隙率和周期长度来有效地调节。例如，当孔隙率从约21%变化到65%时，GPnC的热导率与石墨烯的热导率的比率可以从0.1变化到0.01。声子参与比谱表明，更多的声子模式在GPnCs与较大的孔隙率本地化。我们的研究结果表明，创建GPnCs是一种有价值的方法来有效地操纵石墨烯的热导率。
2014-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Charting Lattice Thermal Conductivity of Inorganic Crystals
热导率是基本的材料性质，但预测具有挑战性，在约$10^5$合成的无机材料中，只有不到5%被记录。在这项工作中，我们提取的结构化学控制晶格热导率，通过结合图形神经网络和随机森林的方法。我们发现，无论是平均值和变化的晶胞构型性质，如原子体积和键长，是最重要的功能，其次是质量和元素电负性。我们将晶格热导率的结构化学绘制成扩展的范-阿克尔三角形，并预测无机晶体结构数据库中所有已知无机材料的热导率。对于后者，我们开发了一个可扩展到其他应用程序的迁移学习框架。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Quadratic-in-magnetization permittivity and conductivity tensor in cubic crystals
我们提出了对角和非对角元素的介电常数和电导率张量的二阶磁化立方晶体。对于任意磁化方向和（001）、（011）和（111）表面取向，我们将所有张量元素表示为一般样品取向的函数。最后，我们讨论了如何从实验和从头计算中提取不同样品表面取向的二阶介电常数张量的二次元素G的值。
2013-07-22 cond-mat.mtrl-sci
P-type conductivity in cubic GaMnN layers grown by molecular beam epitaxy
采用等离子体辅助分子束外延技术在GaAs（001）衬底上生长了立方（锌掺杂）Ga 1-xMn xN薄膜。一些结构还包含立方AlN缓冲层。俄歇电子能谱和二次离子质谱研究清楚地证实了Mn掺入到立方GAN中，Mn均匀地分布在整个层中。X射线衍射研究表明，Mn掺杂的GAN膜是立方的，并且在Mn浓度x<0.1时不显示相分离。观察到的立方Ga 1-xMnxN层的P型导电性的Mn掺杂水平的宽范围内。室温下测得的空穴浓度与Mn的掺入量呈非线性关系，变化范围为3 × 10^16 ~ 5 × 10^18 cm-3。
2003-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in GaN/AlN HEMTs on 4H-SiC: Role of layer thickness and hetero-interfaces
Stanford University（斯坦福大学）；Tech University of Korea（韩国技术大学）；Lund University（隆德大学）
研究了4H-SiC衬底上GaN/AlN HEMT结构的热输运，通过TTR测量发现热导率具厚度依赖性且TBR随温度升高而降低并饱和，模拟表明TBR在薄沟道器件中起关键作用，更厚沟道与缓冲层利于散热。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Lifetimes and Thermal Conductivity of the Molecular Crystal $α$-RDX
采用三种基于声子的导热模型对有机分子晶体$α$ -RDX的传热性能进行了研究。研究发现，广泛使用的Peierls-Boltzmann模型在结晶材料中的热输运打破了$α$ -RDX。我们表明，这种故障是由于一个很大程度的非谐性，导致扩散类载流子的主导地位。尽管是针对无序系统发展的，但艾伦-费尔德曼导热理论实际上给出了热输运的最佳描述。这可能是因为扩散载体贡献了$α$ -RDX中超过95%的热导率。扩散载流子的优势大于以前在其他完全有序的晶体系统中观察到的。这些结果表明，范德华键合的有机结晶固体以比简单原子晶体更类似于无定形材料的方式导热。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Frequency dependence of conductivity in the layered In$_4$Se$_3$ crystals
本文研究了In $_4$ Se $_3$（纯的和掺铜的）晶体在氮温区的电导率随频率的变化关系。结果表明，费米能级附近局域能级上的变长跳跃是晶体中电荷转移的主要机制。对于纯In $ _4$ Se $ _3$晶体，局域态密度为$10^{17}-10^{18}$ eV $^{-1}\cdot$ cm $^{-3}$，平均跳跃长度为220- 350 μ m。在层状晶体的准无序系统模型中考虑了局域态产生的原因。
2020-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Origin of high thermal conductivity in disentangled ultra-high molecular weight polyethylene films: ballistic phonons within enlarged crystals
取向聚合物的热输运性质具有重要的理论意义和实用价值。最近在解缠结的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）膜中报道了高热导率（$\gtrsim 50$ Wm $^{-1}$ K $^{-1}$），大大超过了先前报道的取向膜的值。然而，相互矛盾的解释已经提出了高热导率的微观起源。在这里，我们报告的热导率和平均自由程累积功能的解缠结UHMWPE薄膜（拉伸比$\sim 200$）使用低温稳态热导率测量和瞬态光栅光谱的表征。在30 - 300 K的温度范围内，我们观察到热导率与光栅周期的显著相关性.考虑到这一观察，低温体热导率的测量，和分析使用各向异性德拜模型，我们得出结论，纵向原子振动的平均自由程约400纳米是主要的热载体和拉伸比$\gtrsim 150$的高热导率产生的扩大与拉伸扩展晶体。平均自由程似乎仍然受到扩展晶体尺寸的限制，这表明尚未实现解缠结UHMWPE膜的热导率上限。
2021-11-22 cond-mat.mtrl-sci
(NaCl)_x(KCl)_{y-x}(KBr)_{1-y} single crystals: study of the ac conductivity activation energy
本文报道了以NaCl、KCl和KBr为原料，熔融生长的碱金属卤化物混合晶体的交流电测量结果。他们表现出的所有的电参数与散装组合物的非线性变化。在这里，我们表明，这些混合系统，根据其主要成分，被分为三类，在每个类别中，活化能的交流电导率与B线性增加$Ω$，其中B是等温体积模量和$Ω$的平均体积每原子。
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Correlation between Thermal Properties, Electrical Conductivity and Crystal Structure in the BaCe0.80Y0.20O2.9 Proton Conductor
本文报道了BaCe_（0.80）Y_（0.20）O_（2.9）质子导电材料的高温中子衍射研究。我们的研究结果精确地定义了化合物的结构演化作为温度的函数，从单斜（室温）到立方（800 ℃）结构。中子数据已与量热测量（TGA和DSC）和材料的导电性能。
2007-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Acceptor binding energies in GaN and AlN
采用简并空穴能带的有效质量理论计算了GAN和AlN中Be、Mg、Zn、Ca、C和Si等替代受主的结合能。分别通过6 $\times $ 6 Rashba-Sheka-Pikus和Luttinger-Kohn矩阵哈密顿量对纤锌矿（WZ）和锌锌矿（ZB）晶相进行计算。受主赝势的解析表示用于引入杂质原子的特定性质。由于极化子效应的能量转移也被认为是在这种方法中。的电离能的估计是在非常好的协议与WZ-GaN的实验报告。ZB-GaN受体的结合能都被预测为比WZ相中的相应杂质浅。分析了WZ-GaN晶体场分裂对结合能的影响。AlN中的电离水平被发现有类似的“浅”值的GAN中的那些，但有一些重要的差异，这取决于能带结构参数化，特别是所使用的晶体场分裂的值。
1998-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Simulating lattice thermal conductivity in semiconducting materials using high-dimensional neural network potential
我们证明了一个高维神经网络势（HDNNP）可以预测的半导体材料的晶格热导率与密度泛函理论（DFT）计算的准确性。在基于力的训练过程之后，由HDNNP和DFT预测的力之间的均方根误差小于40 meV/m2。作为典型的例子，我们提出了Si和GAN体晶体的结果。与使用DFT计算的热导率的偏差对于Si在200至500 K在1%以内，对于GAN在200至1000 K在5.4%以内。
2019-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dopant-defect interactions and their impact on local crystal stoichiometry studies in Mg-doped GaN via atom probe tomography
在这项工作中，掺杂缺陷的相互作用相关的自补偿p型GAN的原子探针层析成像进行了研究。离子分布的3D可视化显示了球形富镁团簇的形成以及Mg掺杂剂向MOCVD生长的GAN：Mg中位错的偏析。与自补偿相关的杂质，如氧和氢，被识别并检测到邻近富镁位错。研究了缺陷区域周围的晶体化学计量，以了解缺陷如何作为陷阱并影响掺杂剂扩散。发现N：Ga的非化学计量区域邻近富镁位错，并与一些富镁团簇重叠，表明潜在的陷阱。在N：Ga的变化不成比例的Mg含量，这表明的微观特征（集群和位错）与当地化学不同的相互作用。还演示了通过人工制品的失效来定义APT实验的质量的技术。富镁的缺陷和变化的N：Ga被认为是独立的工件相关的蒸发场在APT。
2021-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Boron isotope effect on the thermal conductivity of boron arsenide single crystals
最近发现具有锌双金属结构的砷化硼（BAs）具有异常的热导率（k），这为BAs等高热导率材料的研究提供了新的前景。随着晶体生长技术的不断发展，硼同位素对钡单晶热导率的影响仍不完全清楚。在这里，我们报告了详细的研究与不同的同位素比的BA的单晶生长，并证明，同位素纯的BA的k是至少10%以上，比从天然B生长的BA。拉曼光谱表征显示不同的BA样品之间的散射的差异。所得结果对进一步研究同位素对优化BAs的k值的影响具有指导意义。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Pushing thermal conductivity to its lower limit in crystals with simple structures
本研究发现简单结构晶体AgTlI₂室温热导率低至0.25 W/mK，通过理论与实验揭示其强晶格非谐性源于Ag原子的剧烈振荡，且存在传播与扩散型热导率双低的反常特性，为超低热导率材料研发提供了新方向。
2023-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the thermal conductivity of Si membrane using nanopillars: from crystalline to amorphous pillars
本文用分子动力学研究晶态Si、晶态Ge及非晶态Si纳米柱对Si薄膜热导率的调控，揭示共振杂化与界面散射机制。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic parameters of GaN studied by time-of-flight spectroscopy
我们通过光脉冲在晶体中传播的飞行时间谱来细化GaN体GAN的激子参数。利用脉冲在晶界的多次反射，排除了弹性光子散射的影响。这些反射在时间-能量平面上的形状描述了激子共振引起的群速度的变化。对形状以及其他光谱的建模表明，10 μeV量级的均匀宽度表征了晶体内的激子-极化激元共振。A和B激子-极化激元的振子强度分别为0.0022和0.0016。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent thermal conductivity and diffusivity of a Mg-doped insulating $β$-$\mathrm{Ga_2O_3}$ single crystal along [100], [010] and [001]
$β$ - $\mathrm{Ga_2O_3}$的单斜晶体结构导致热性能的显著各向异性。采用2-$ω$法分别测量了[010]和[001]方向的热扩散率$D$，并测定了同一绝缘Mg掺杂的$β$ - $\mathrm{Ga_2O_3}$单晶的[100]、[010]和[001]方向的热导率$λ$。我们检测到的热扩散率和电导率值的$D_{[010]}/D_{[001]}=λ_{[010]}/λ_{[001]}=1.4\pm 0.1$的温度无关的各向异性因子。从300 K到150 K，温度依赖性符合声子-声子-Umklapp散射过程。低于150 K点缺陷散射降低了估计的声子-声子-Umklapp散射值。
2016-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Crystal polarity discrimination for GaN nanowires on graphene
我们目前的实验数据和计算分析的石墨烯虚拟衬底上形成的GaN纳米线。我们表明，石墨烯上的GaN纳米线表现出氮极性。我们采用基于DFT的计算分析表明，在不同的可能配置的Ga和N原子中，只有N极性的是稳定的。我们认为，极性歧视的发生是由于偶极相互作用的GaN的双和$π$-轨道的石墨烯片。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of thermal conductivity in Magnesium Selenide(MgSe) with different crystalline phase
硒化镁（MgSe）是一种宽带隙半导体材料，在光电子和能量转换技术中有着广泛的应用。了解MgSe的热导率（k）对于这些应用中热传输的优化设计至关重要。在这项工作中，我们报告的温度和长度依赖的晶格热导率的硒化镁（MgSe）与不同的结晶相，锌，岩盐，纤锌矿和镍砷，使用第一性原理计算。计算结果表明，不同相的MgSe的热导率（k）存在显著差异。观察到的热导率趋势为：kNiAs <k岩盐< kwurtzite <kzincitte。我们的第一性原理计算表明NiAs相的室温低k值为4.5 W/mK-1，纤锌矿相的室温高k值为20.4 W/mK。这些差异解释的声子带隙的振动光谱中的氧化锌和纤锌矿相，抑制散射的声学声子，导致高的声子寿命。
2021-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh Thermal Conductivity in Isotopically Ultrapure Single-Crystal Diamond
Peking University（北京大学）
本研究报道了同位素超纯单晶金刚石（13C含量约0.00024%）的室温导热率约为3100 W m-1 K-1，显著高于天然金刚石，但表明极端纯化下存在其他声子散射机制（如空位缺陷）。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling Intrinsic Thermal Conductivity in Layered Conductive MOF Single Crystals
研究层状导电MOF单晶的内在热导率，发现其在π-π堆叠方向具有超低热导率，揭示结构模调和平面相关无序对声子散射的影响。
2026-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Glass-Like Thermal Conductivity in Nanostructures of a Complex Anisotropic Crystal
复杂晶体中振动模式的尺寸效应在很大程度上仍未被探索，尽管它们在各种电子和能量转换技术中很重要。通过四探针热输运测量方法的进步，我们报告了在~20 nm厚的高锰硅化物单晶带中观察到的玻璃状热导率，高锰硅化物是一种复杂的各向异性晶体，沿无公度c轴具有~10 nm尺度的晶格常数。边界散射效应对于许多振动模式是强的，因为它们的群速度或扩散性质中的强各向异性，而限制效应对于沿着c轴具有长波长的声学模式是显著的。此外，由于纳米结构样品的不寻常的组成，两个子结构之间的不相容性增加，从而抑制了纳米结构中非传播扩散模式的传输。这些独特的效应指出了抑制复杂材料中晶格热导率的多种新方法。
2017-10-28 cond-mat.mtrl-sci
High Thermal Boundary Conductance across Bonded Heterogeneous GaN-SiC Interfaces
GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）具有广泛应用于大功率和高频电子器件的潜力，但其最大输出功率受到近结焦耳热引起的高沟道温度的限制，这降低了器件的性能和可靠性。增加GAN和SiC之间的TBC将有助于SiC上GaN功率器件的散热，利用SiC衬底的高导热性。然而，由于界面热传输的复杂性，对这个技术上重要的界面的TBC的良好理解仍然缺乏。在这项工作中，晶格失配不敏感的表面活化键合方法被用来键合GAN直接SiC，从而完全消除AlN层。这允许高质量GAN层与SiC的直接集成，以创建高热边界传导界面。利用TDTR测量了GAN热导率和GaN-SiC TBC的热性能。测得的GAN的热导率大于通过MBE在SiC上生长的GAN的热导率，显示出减少界面附近GAN中的位错的影响。对于键合的GaN-SiC界面，观察到高的GaN-SiC TBC，特别是对于退火界面，其TBC（230 MW/m2-K）接近有史以来报道的最高值。为了理解结构-热性能关系，使用STEM和EELS来表征界面结构。结果表明，对于键合态试样，在界面附近存在非晶层。该非晶层在退火时结晶，导致在我们的工作中发现的高TBC。我们的工作为键合界面的热传输铺平了道路，这将影响半导体集成和封装的实际应用。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Three-Dimensional Anisotropic Thermal Conductivity Tensor of Single Crystalline \b{eta}-Ga2O3
近年来，\b{eta} -Ga 2 O 3在高功率电子器件中引起了相当大的兴趣，其中\b{eta} -Ga 2 O 3的热性能起着关键作用。由于单斜晶格结构，预期\b{eta} -Ga 2 O3的热导率是三维（3D）各向异性的。采用时域热反射法（TDTR）测量了（010）取向\b{eta} -Ga 2 O 3单晶的三维各向异性热导率张量。我们的测量结果表明，在室温下，最高的面内热导率沿[001]和[102]之间的方向，值为13.3+/-1.8 W/mK，最低的面内热导率接近[100]方向，值为9.5+/-1.8 W/mK。沿[010]方向的贯通面导热率在所有方向中具有最高值22+/-2.5W/mK。还测量了\b{eta} -Ga 2 O 3的热导率随温度的变化，并与改进的Callaway模型计算进行比较，以了解温度依赖性和杂质散射的作用。
2018-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Discovery of Crystalline Materials with Record Ultralow Lattice Thermal Conductivity via a Universal Descriptor
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；CRISMAT, CNRS, Normandie Univ, ENSICAEN, UNICAEN（诺曼底大学，卡昂国立高等工程学院，法国国家科学研究中心材料研究化学实验室）；Thayer School of Engineering, Dartmouth College（达特茅斯学院塔克工程学院）；Institute Laue Langevin（朗之万研究所）；FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；ShanghaiTech Laboratory for Topological Physics & School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学物理科学与技术学院拓扑物理实验室）；Université de Lorraine, CNRS, IJL（洛林大学，法国国家科学研究中心，界面与层析实验室）
通过通用描述符和高通量筛选发现具有极低热导率的晶体材料，结合实验验证其极低热导率的成因
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity calculation in anisotropic crystals by molecular dynamics : application to alpha-Fe2O3
在这项工作中，我们的目标是使用经典的分子动力学模拟和专门的数值方法来研究材料的热性能。我们主要集中在导热系数κ使用非平衡分子动力学研究的结晶固体，即赤铁矿（α-Fe 2 O3），施加的热通量的响应，是在现实生活中的应用。我们提出了一种计算κ的方法以及赤铁矿的适应潜力。考虑到模拟箱的大小，我们表明，不仅纵向尺寸（在热通量的方向上），而且横向尺寸在κ的确定中起作用，并且应该适当地收敛，以获得可靠的结果。此外，我们提出了在两个不同的晶体学方向的热导率计算的比较，以突出的空间各向异性，我们调查的非线性温度行为通常观察到NEMD方法。
2017-04-28 cond-mat.mtrl-sci
