Thermal-conductivity measurements of GaAs/AlAs superlattices using a picosecond optical pump-and-probe technique

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作者
W. S. Capinski,Humphrey J. Maris,T. Ruf,M. Cardona,K. Ploog,D. S. Katzer
出处
期刊:Physical review 卷期号:59 (12): 8105-8113 被引量:445
标识
DOI:10.1103/physrevb.59.8105
摘要

We present measurements of the lattice thermal conductivity ${\ensuremath{\kappa}}_{\ensuremath{\perp}}$ normal to the interfaces of $(\mathrm{GaAs}{)}_{n}/(\mathrm{AlAs}{)}_{n}$ superlattices with n between 1 and 40 monolayers. The conductivity was measured by an optical pump-and-probe technique in the temperature range of 100 to 375 K. In the experiment, an Al film is deposited onto a superlattice sample, and the rate at which this film cools by conduction into the superlattice is determined. We find a general decrease in ${\ensuremath{\kappa}}_{\ensuremath{\perp}}$ with a reduction of the superlattice period. At 300 K, ${\ensuremath{\kappa}}_{\ensuremath{\perp}}$ of the $(\mathrm{GaAs}{)}_{40}/(\mathrm{AlAs}{)}_{40}$ superlattice is approximately three times less than $\ensuremath{\kappa}$ of bulk GaAs, and ${\ensuremath{\kappa}}_{\ensuremath{\perp}}$ of the $(\mathrm{GaAs}{)}_{1}/(\mathrm{AlAs}{)}_{1}$ superlattice is an order of magnitude less than $\ensuremath{\kappa}$ of bulk GaAs. We discuss the decrease in ${\ensuremath{\kappa}}_{\ensuremath{\perp}}$ compared to the bulk constituents in terms of extrinsic and intrinsic scattering mechanisms.
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