We study thermal transport in porous Si nanowires (SiNWs) by means of approach-to-equilibrium molecular dynamics simulations. We show that the presence of pores greatly reduces the thermal conductivity, κ, of the SiNWs as long mean free path phonons are suppressed. We address explicitly the dependence of κ on different features of the pore topology-such as the porosity and the pore diameter-and on the nanowire (NW) geometry-diameter and length. We use the results of the molecular dynamics calculations to tune an effective model, which is capable of capturing the dependence of κ on porosity and NW diameter. The model illustrates the failure of Matthiessen's rule to describe the coupling between boundary and pore scattering, which we account for by the inclusion of an additional empirical term.
English
Thermal conductivity; Surface scattering; Nanowires; Thermal models; Thermoelectric effects
Ministerio de Economía y Competitividad FIS2012-37549-C05-02
Ministerio de Economía y Competitividad MAT2013-40581-P
Ministerio de Economía y Competitividad TEC2012-31330
Ministerio de Economía y Competitividad TEC2015-67462-C2-1-R
Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2013-0295
Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2015-0496
Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-301
Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-384
Applied physics letters ; Vol. 109, Issue 1 (Jul. 2016), p. 131071-131074
open access
Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/