Влияние дисперсии на фокусировку фононов и анизотропию теплопроводности монокристаллов кремния в режиме граничного рассеяния

Исследовано влияние дисперсии на фокусировку тепловых фононов и теплопроводность кристаллов кремния в режиме граничного рассеяния. Анализ спектров акустических мод, полученных для кристаллов кремния из данных по неупругому рассеянию нейтронов, показал, что при переходе от длинноволновых к коротковолновым фононам изменяются направления их фокусировки. Это приводит к изменению анизотропии теплопроводности фононов различных поляризаций с увеличением температуры и соответственно к изменению анизотропии полной теплопроводности. Анализ температурной зависимости теплопроводности показал, что наличие протяженных плоских участков спектра поперечных коротковолновых фононов приводит к аномально низким значениям групповой скорости и соответственно к значительному уменьшению их вклада в теплопроводность с повышением температуры. При этом вклад продольных фононов в теплопроводность существенно возрастает и при температурах, бо́льших 110 K становится доминирующим.