Расчет сопротивления Капицы на интерфейсе кремний - альфа-кварц для различных температур
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-4-217-221
Аннотация
При рассмотрении тепловых процессов многослойных наноструктур существенная часть энергии рассеивается на границах слоев, для учета этого фактора при моделировании используется сопротивление Капицы. В работе проведен расчет термического сопротивления на границе Si/SiO2 (альфа-кварц) структур для интервала температур до 567 К. Вычисления велись на основе моделей акустического и диффузного несоответствия. Полученные результаты, в частности, могут быть использованы при построении моделей теплопереноса в микроэлектронике.
При поддержке: Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 19-29-03051 мк. Работа выполнялась с использованием инфраструктуры Центра коллективного пользования «Высокопроизводительные вычисления и большие данные» (ЦКП «Информатика») ФИЦ ИУ РАН (г. Москва)
Об авторах
К. К. Абгарян
Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук;
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
ул. Вавилова, д. 44, корп. 2, Москва, 119333;
Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, 125993
Абгарян Каринэ Карленовна — доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник, зав. отделом (1), зав. кафедрой (2)
И. С. Колбин
Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук
Россия
Россия
ул. Вавилова, д. 44, корп. 2, Москва, 119333
Колбин Илья Сергеевич — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник
Список литературы
1. Xвесюк В.И., Скрябин А.С. Теплопроводность наноструктур. Теплофизика высоких температур. 2017; 55(3): 446—471. https://doi.org/10.7868/S0040364417030127
2. Абгарян К.К., Колбин И.С. Вычисление эффективного коэффициента теплопроводности сверхрешетки на основе кинетического уравнения Больцмана с использованием первопринципных расчетов. Известия вузов. Материалы электронной техники. 2019; 22(3): 190—196. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-3-190-196
3. Хвесюк В.И., Лю Б., Баринов А.А. Новый подход к расчету проводимости Капицы между твердыми телами. Письма в журнал технической физики. 2020; 46(19): 42—46. https://doi.org/10.21883/PJTF.2020.19.50045.18367
4. Kapitza P. The study of heat transfer in helium II. Journal of Physics USSR. 1941; 4(1–6): 181—210.
5. Swartz E.T., Pohl R.O. Thermal boundary resistance. Reviews of Modern Physics. 1989; 61(3): 605—668. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.61.605
6. Szymański M. Calculation of the cross-plane thermal conductivity of a quantum cascade laser active region. Journal of Physics D: Applied Physics. 2011; 44(8). 085101. https://doi.org/10.1088/0022-3727/44/8/085101
7. Anderson O.L. A simplified method for calculating the Debye temperature from elastic constants. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1963; 24(7): 909—917. https://doi.org/10.1016/0022-3697(63)90067-2
8. Zhao H., Freund J.B. Phonon scattering at a rough interface between two FCC lattices. Journal of Applied Physics. 2009; 105(1): 013515—013515. https://doi.org/10.1063/1.3054383
9. Prasher R. Acoustic mismatch model for thermal contact resistance of van der Waals contacts. Applied Physics Letters. 2009; 94(4): 041905—041905. https://doi.org/10.1063/1.3075065
10. Ohno I., Harada K., Yoshitomi C. Temperature variation of elastic constants of quartz across the α-β transition. Physics and Chemistry of Minerals. 2006; 33: 1—9. https://doi.org/10.1007/s00269-005-0008-3
11. Nikanorov S.P., Burenkov Yu.A., Stepanov A.V. Elastic properties of silicon. Soviet Physics - Solid State. 1971; 13(10): 2516—2519.
12. Endo R., Fujihara Y. Susa M. Calculation of the density and heat capacity of silicon by molecular dynamics simulation. High Temperatures - High Pressures. 2003; 35/36(5): 505—511. https://doi.org/10.1068/htjr135
13. Deng B., Chernatynskiy A., Khafizov M., Hurley D.H., Phillpot S.R. Kapitza resistance of Si/SiO2 interface. Journal of Applied Physics. 2014; 115: 084910. https://doi.org/10.1063/1.4867047
14. Lampin E., Nguyen Q.-H., Francioso P.A., Cleri F. Thermal boundary resistance at silicon-silica interfaces by molecular dynamics simulations. Applied Physics Letters. 2012; 100(13): 131906. https://doi.org/10.1063/1.3698325
15. Shichen Deng, Chengdi Xiao, Jiale Yuan, Dengke Ma, Junhui Li, Nuo Yang, Hu He. Thermal boundary resistance measurement and analysis across SiC/SiO2 interface. Applied Physics Letters. 2019: 115(10): 101603. https://doi.org/10.1063/1.5111157
Рецензия
Для цитирования:
Абгарян К.К., Колбин И.С. Расчет сопротивления Капицы на интерфейсе кремний - альфа-кварц для различных температур. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021;24(4):217-221. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-4-217-221
For citation:
Abgaryan K.K., Kolbin I.S. Calculation of the Kapitza resistance at the silicon - alpha–quartz interface for various temperatures. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2021;24(4):217-221. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-4-217-221
Просмотров:
439
Послать статью по эл. почте 