Решеточная теплопроводность и длина свободного пробега фононов
Тепловая энергия может передаваться в кристалле фононами, фотонами, свободными электронами (или свободными дырками), электронно-дырочными парами, экситонами (связанными электронно-дырочными парами). Электронная компонента теплопроводности в металлах обычно является доминирующей. Однако в неметаллических кристаллах большая часть теплового потока переносится колебаниями решетки (фононами); лишь при самых высоких температурах преобладающим процессом может стать передача энергии фотонами. Рассмотрим поток фононов, который возникает при наличии в кристалле градиента температур. 168 Гл. 2. Динамика решетки Вспомним, что, согласно выражению (2.54), при температуре Т количество возбуждаемых фононов с волновым вектором к и угловой частотой сол равно (nk) = [ехр (ЙсоЛВД- I]"1. (2.72) В условиях теплового равновесия, если нет температурных градиентов, <ttfc> = <n_ft>, т. е. существует полное равенство скоростей фононных потоков в любых двух взаимно противоположных направлениях. Таким образом, общий тепловой поток равен нулю. Когда имеется температурный градиент v?\ теплопроводность Ki можно выразить через S/T и скорость потока энергии — через единичную площадку, перпендикулярную градиенту температуры: Q=_X/V7\ (2.73) Эту теплопроводность можно выразить через микроскопические характеристики фононов, воспользовавшись аналогией между проводимостью фононного газа и обычного молекулярного газа.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Решеточная теплопроводность и длина свободного пробега фононов» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
