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GaN中位错引起的声子散射

DOI：10.1021/acsami.8b17525 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 12:02:48
摘要： 晶格缺陷（如位错）会显著影响氮化镓基器件的性能与热输运行为。我们证明，用于量化位错对热导率影响的实验数据仅需通过已报道的薄膜厚度和点缺陷浓度即可解释。该分析揭示了氮化镓中边界散射主导的热导率降低效应——这一现象在早期模型中被低估。为量化位错对氮化镓热输运的影响，我们采用基于精确第一性原理原子间作用力常数的格林函数方法。虽然三声子散射和点缺陷散射需要密度泛函理论级别的计算，但研究表明位错散射可采用半经验势能进行充分近似。这使得格林函数方法在位错散射研究中成为一种兼具定量预测性和计算可行性的手段，可获取详细的声子散射速率。
作者： Tao Wang，Jesús Carrete，Natalio Mingo，Georg K. H. Madsen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究位错对氮化镓热导率的影响，并采用格林函数方法建立声子散射率的预测模型。

研究成果

研究表明，采用半经验势的格林函数方法可精确模拟氮化镓中的位错散射，为计算提供了一种高效手段。研究指出实验数据中边界散射和点缺陷散射占主导地位，而位错仅在高密度时才产生显著影响。该方法能深入揭示声子散射机制，有助于设计具有更优热管理性能的氮化镓基器件。

研究不足

该研究依赖计算模型，可能无法完全体现所有实验复杂性。采用半经验势处理位错散射虽有效，但未必适用于所有缺陷类型或材料。研究聚焦于氮化镓，其普适性可能不适用于其他半导体。

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