Semiconductor Thermal and Electrical Properties Decoupled by Localized Phonon Resonances

纳米柱 材料科学 热电效应 热导率 声子 半导体 热电材料 凝聚态物理 光电子学 载流子 声子散射 纳米技术 纳米结构 复合材料 物理 热力学
作者
Bryan T. Spann,Joel C. Weber,Matt D. Brubaker,Todd E. Harvey,Lina Yang,Hossein Honarvar,Chia‐Nien Tsai,Andrew C. Treglia,Minhyea Lee,Mahmoud I. Hussein,Kris A. Bertness
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (26): e2209779-e2209779 被引量:16
标识
DOI:10.1002/adma.202209779
摘要

Abstract Thermoelectric materials convert heat into electricity through thermally driven charge transport in solids or vice versa for cooling. To compete with conventional energy‐conversion technologies, a thermoelectric material must possess the properties of both an electrical conductor and a thermal insulator. However, these properties are normally mutually exclusive because of the interconnection between scattering mechanisms for charge carriers and phonons. Recent theoretical investigations on sub‐device scales have revealed that nanopillars attached to a membrane exhibit a multitude of local phonon resonances, spanning the full spectrum, that couple with the heat‐carrying phonons in the membrane and cause a reduction in the in‐plane thermal conductivity, with no expected change in the electrical properties because the nanopillars are outside the pathway of voltage generation and charge transport. Here this effect is demonstrated experimentally for the first time by investigating device‐scale suspended silicon membranes with GaN nanopillars grown on the surface. The nanopillars cause up to 21% reduction in the thermal conductivity while the power factor remains unaffected, thus demonstrating an unprecedented decoupling in the semiconductor's thermoelectric properties. The measured thermal conductivity behavior for coalesced nanopillars and corresponding lattice‐dynamics calculations provide evidence that the reductions are mechanistically tied to the phonon resonances. This finding paves the way for high‐efficiency solid‐state energy recovery and cooling.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Jie完成签到,获得积分20
刚刚
111发布了新的文献求助30
1秒前
合适迎彤完成签到,获得积分10
3秒前
呼安完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
AH完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
精明的忆灵完成签到,获得积分10
6秒前
王东旭发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
做好胶水完成签到,获得积分10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
MM发布了新的文献求助10
8秒前
踏实问兰发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
刚刚学会找文献的牛马完成签到,获得积分10
10秒前
FashionBoy应助23582采纳,获得10
10秒前
10秒前
ArCaaaat完成签到,获得积分10
11秒前
做好胶水发布了新的文献求助10
11秒前
123完成签到,获得积分10
11秒前
李俊枫发布了新的文献求助10
12秒前
hh完成签到,获得积分20
12秒前
111完成签到,获得积分10
12秒前
Atlantis发布了新的文献求助10
13秒前
小马甲应助tclouds采纳,获得10
13秒前
深情安青应助犹豫的宝莹采纳,获得10
14秒前
14秒前
zengyile发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
123发布了新的文献求助10
15秒前
ding应助MM采纳,获得10
15秒前
ll完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
CodeCraft应助傲娇书易采纳,获得50
16秒前
17秒前
大模型应助泡面公主采纳,获得10
18秒前
科研通AI2S应助Marciu33采纳,获得10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5712794
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5212274
关于积分的说明 15268761
捐赠科研通 4864595
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2611574
邀请新用户注册赠送积分活动 1561846
关于科研通互助平台的介绍 1519118