رسانندگی گرمایی در مواد حالت جامد

هدف ما در این تحقیق مطالعه رسانندگی گرمایی نیمرساناهای gan و zno بر حسب تابعی از دما است. این نیمرساناها که از گاف نواری مستقیم پهن برخوردارند، در دستگاه های الکترونیکی و اپتوالکترونیکی در شرایط توان بالا و دمای بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. عوامل گوناگونی می توانند در بزرگی رسانندگی گرمایی یک ماده موثر باشند که برخی از آنها به خواص ذاتی ماده و برخی متأثر از عوامل غیر ذاتی نظیر دررفتگی ها و ناخالصی ها هستند. شناخت هر یک از این عوامل و میزان تاثیر گذاری آنها بر رسانندگی گرمایی ماده مورد نظر می تواند در نیل به قطعات ترموالکتریکی (دستگاه هایی که انرژی گرمایی را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند) با بازدهی بالا کمک نماید. ما در این تحقیق نظری به مطالعه عوامل موثر پراکندگی فونون ها در نیمرسانای gan در شرایط گوناگون شامل نمونه های کپه ای تک بلور، سرامیکی آمورف - بلوری و نانو سیم؛ و در نیمرسانای zno در شرایط سرامیکی خالص، و با آلایش های مختلف (نیکل و آلومینیوم) و سرانجام با ناخالصی دو گانه آلومینیوم و گالیوم پرداخته ایم. در تحلیل داده های تجربی از نظریه های وابسته به رسانندگی گرمایی جامدات با کمک گیری از روش انطباق پارامترهای قابل تغییر بر پای? کمینه سازی مجموع مربعات مقادیر تجربی و نظری استفاده شده است. داده های تجربی گزارش شده حاکی از آن است که در نیمرسانای gan، در نمونه های متشکل از نانو سیم ها رسانندگی گرمایی تا حد زیادی پایین تر از نمونه های رشد یافته در شرایط کپه ای است. نتایج تحلیل ما حاکی از آن است که علت این موضوع عمدتا متأثر از افزایش تراکم های ناراستی های توسعه یافته و همچنین ناراستی های نقطه ای در نمونه های نانو سیم نسبت به نمونه های کپه ای می باشد. در نمونه های نیمرسانای سرامیکی zno معلوم شد که حضور ناخالصی ها نقش به سزایی در کاهش رسانندگی گرمایی ماده داشته به طوری که در شرایط حضور ناخالصی دو گانه این امر بسیار چشمگیر تر می شود.