砷化镓-磷化镓超晶格纳米线中的声子干涉效应

精细化调控纳米材料的功能特性对技术应用至关重要。超晶格结构作为由两种或以上材料在不同维度周期性重复排列构成的体系,已成为极具前景的研究方向。该团队针对具有尖锐界面的GaAs-GaP超晶格纳米线(通过高分辨透射电子显微镜验证界面质量),系统研究了声子干涉效应对热传输的影响。采用热桥法对周期厚度在4.8至23.3纳米范围内的超晶格纳米线进行热导率测量,发现随着超晶格周期变化直至室温环境,热导率曲线均呈现极小值特征。研究人员将此现象解释为热传输从相干态到非相干态的转变迹象。值得注意的是,表面边界散射和声子-声子散射并未破坏该效应,转变趋势在室温下仍清晰可见。第一性原理晶格动力学模拟与半经典非平衡分子动力学计算均验证了实验结果。这些发现不仅揭示了超晶格纳米线中声子的波动性与粒子性协同输运机制,更展示了通过精确调控超晶格结构来设计热学性能的潜力。

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