Phonon Thermal Transport in Silicon-Based Nanomaterials

در این خلاصه، نویسندگان پیشرفت در تکنیک‌های نظری و تجربی برای تعیین هدایت حرارتی در نانومواد را معرفی می‌کنند و بر بررسی مطالعات نظری اخیر خود در مورد خواص حرارتی سیلیکون تمرکز می‌کنند. مواد مبتنی بر نانو، مانند نانوخوشه‌های سیلیکونی صفر بعدی، نانوسیم‌های سیلیکونی یک‌بعدی، و سیلیسن دو بعدی گرافن مانند. موضوعات خاص تحت پوشش عبارتند از: اثر اندازه پایداری حرارتی و انتقال حرارتی فونون در نانو خوشه‌های سیلیکونی کروی، اثرات سطحی انتقال حرارتی فونون در نانوسیم‌های سیلیکونی، و اثرات نقص انتقال حرارتی فونون در سیلیسن. نتایج به‌دست‌آمده با محاسبات عددی، به صورت جداول و شکل‌ها تکمیل می‌شوند. کاربردهای بالقوه این یافته ها در نانوالکتریک و تبدیل انرژی ترموالکتریک نیز مورد بحث قرار گرفته است. در این راستا، این خلاصه شرحی معتبر، سیستماتیک و دقیق از وضعیت فعلی انتقال حرارتی فونون در نانومواد مبتنی بر سیلیکون را نشان می‌دهد. این خلاصه باید مرجع بسیار ارزشمندی برای دانشمندان جوان و دانشجویان تحصیلات تکمیلی فعال در زمینه های حمل و نقل حرارتی در مقیاس نانو و نانومواد مبتنی بر سیلیکون باشد.

In this Brief, authors introduce the advance in theoretical and experimental techniques for determining the thermal conductivity in nanomaterials, and focus on review of their recent theoretical studies on the thermal properties of silicon–based nanomaterials, such as zero–dimensional silicon nanoclusters, one–dimensional silicon nanowires, and graphenelike two–dimensional silicene. The specific subject matters covered include: size effect of thermal stability and phonon thermal transport in spherical silicon nanoclusters, surface effects of phonon thermal transport in silicon nanowires, and defects effects of phonon thermal transport in silicene. The results obtained are supplemented by numerical calculations, presented as tables and figures. The potential applications of these findings in nanoelectrics and thermoelectric energy conversion are also discussed. In this regard, this Brief represents an authoritative, systematic, and detailed description of the current status of phonon thermal transport in silicon–based nanomaterials. This Brief should be a highly valuable reference for young scientists and postgraduate students active in the fields of nanoscale thermal transport and silicon-based nanomaterials.