論文の概要: Phonon interference effects in GaAs-GaP superlattice nanowires

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.09556v1
• Date: Wed, 13 Aug 2025 07:24:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-14 20:42:00.795604
• Title: Phonon interference effects in GaAs-GaP superlattice nanowires
• Title（参考訳）: GaAs-GaP超格子ナノワイヤにおけるフォノン干渉効果
• Authors: Chaitanya Arya, Johannes Trautvetter, Jose M. Sojo-Gordillo, Yashpreet Kaur, Valentina Zannier, Fabio Beltram, Tommaso Albrigi, Alicia Ruiz-Caridad, Lucia Sorba, Riccardo Rurali, Ilaria Zardo,
• Abstract要約: GaAs-GaP超格子ナノワイヤの熱輸送に及ぼすフォノン干渉効果について検討した。 室温までの超格子周期の関数として熱伝導率の最小値を示した。 これらの結果は、超格子ナノワイヤ中のフォノンの波状および粒子状輸送に関する洞察を与え、超格子構造の精密制御による工学的熱特性の可能性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fine-tuning the functional properties of nanomaterials is crucial for technological applications. Superlattices, characterized by periodic repetitions of two or more materials in different dimensions, have emerged as a promising area of investigation. We present a study of the phonon interference effect on thermal transport in GaAs-GaP superlattice nanowires with sharp interfaces between the GaAs and GaP layers, as confirmed by high-resolution transmission electron microscopy. We performed thermal conductivity measurements using the so-called thermal bridge method on superlattice nanowires with a period varying from 4.8 to 23.3 nm. The measurements showed a minimum of the thermal conductivity as a function of superlattice period up to room temperature, that we interpreted as an indication of the crossover from coherent to incoherent thermal transport. Notably, this effect is not destroyed by surface boundary or by phonon-phonon scattering, as the crossover trend is also observed at room temperature. Our results were corroborated by both ab initio lattice dynamics and semiclassical nonequilibrium molecular dynamics calculations. These findings provide insights into the wave-like and particle-like transport of phonons in superlattice nanowires and demonstrate the potential for engineering thermal properties through precise control of the superlattice structure.
• Abstract（参考訳）: ナノマテリアルの機能的特性の微調整は技術応用に不可欠である。 異なる次元の2つ以上の物質の周期的な反復によって特徴づけられる超格子は、有望な研究領域として現れてきた。 高分解能電子顕微鏡で確認したGaAs-GaP超格子ナノワイヤのGaAs層とGaP層間に鋭い界面を有する熱輸送に対するフォノン干渉効果について検討した。 熱伝導率を4.8nmから23.3nmの超格子ナノワイヤのいわゆる熱ブリッジ法を用いて測定した。 熱伝導率の最小値は常温における超格子周期の関数であり,コヒーレントから非コヒーレント熱輸送へのクロスオーバーの指標として解釈した。 特に、この効果は室温でも観測されるため、表面境界やフォノン-フォノン散乱によっては破壊されない。 この結果は, 半古典的非平衡分子動力学計算とab initio 格子動力学の双方で裏付けられた。 これらの結果は、超格子ナノワイヤ中のフォノンの波状および粒子状輸送に関する洞察を与え、超格子構造の精密制御による工学的熱特性の可能性を示す。

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