온도 영향을 고려한 실리콘 내 포논 열전달 특성에 대한 실험 기반 연구 (Experiment-based Investigation of Phonon Thermal Transport in Silicon with Varying Temperatures)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 45권 / 6호 / 325 ~ 331페이지
· 저자명 : 진재식

초록

포논 전달 특성을 활용한 공학적 응용에 핵심적인 역할을 하는 포논 모드별 열전달 특성을 온도 변화에 대해 살펴봤다. 기존 실험적 연구 결과 기반에 수치적 연구 결과를 적용하여, 온도 100K, 300K, 500K 조건에서 실리콘 내 포논 전달의 주파수 스펙트럼 특성에 대해 논했다. 온도가 상승하면서 LA 포논 모드의 열전도 기여도가 증가했으며, 온도 100K에서는 포논-포논 산란과 불순물-포논 산란 과정의 상대적 크기 변화의 영향으로 임계 주파수가 존재함을 보였고, 온도 500K에서는 4-포논-포논 산란 과정으로 인한 포논 산란의 증가로 약 8.1 THz 이상의 포논 모드의 열전달 기여도가 작아짐을 보였다.

영어초록

The heat transfer characteristics for each phonon mode, which plays a key role in various thermal engineering applications, were examined with varying temperatures. By employing the results of existing experimental data on the ability of heat transfer by each phonon mode based on the phonon mean free path, its spectral distributions in silicon were discussed under the conditions of 100K, 300K, and 500K. As temperature increased, the contribution of the LA phonon mode to the thermal conductivity increased, and at a temperature of 100K, a critical frequency existed owing to the relative influence between the phonon-phonon scattering and impurity–phonon scattering processes. It was also shown that at a temperature of 500K the heat transfer contribution of the phonon mode of about 8.1 THz or more was decreased owing to the increase in high-order phonon scattering such as a four-phonon scattering process.

참고자료

· 없음