Investigation of anharmonic effects in phonon transport
Fonon iletiminde anharmonik etkilerin incelenmesi
- Tez No: 511830
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALDUN SEVİNÇLİ, DOÇ. DR. ÖZGÜR ÇAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fononlar, Green fonksiyonu, Katıhal fiziği, Ortalama alan yaklaşımı, Phonons, Green function, Solid state physics, Mean field approach
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fononlar iyonik titreşimlere karşılık gelen kuantum mekaniksel parçacıklardır. Fononlar diğer parçacıklar ve kusurlarla etkileşme ve elektronların iletkenlerdeki elektriksel iletimden sorumlu olduğu gibi yalıtkanların ısıl iletimden sorumlu olma yönünden elektronlara benzemektedirler. İyonik titreşimlere bağlı olan fiziksel özelliklerin birçoğu, fononları atomların denge noktaları etrafında yer değiştirmelerine bağlı olan karesel potansiyele sahip bağımsız kuantum mekaniksel harmonik osilatörler olarak dikkate alan harmonik yaklaşma kullanılarak elde edilebilir. Fakat, sonlu ısıl iletkenlik ve ısıl genleşme gibi sadece harmonik fononlar ile açıklanamayan bazı fiziksel süreçler mevcuttur. Bu fiziksel süreçleri incelemek için anharmonisitenin dikkate alınması gerekir. Anharmonisite, interatomik potansiyeldeki yüksek dereceli terimlerle ilgilidir ve fonon-fonon etkileşimine karşılık gelmektedir. Bu etkileşimlerin gücü mevcut ısıl enerji veya Bose-Einstein dağılımıyla verilen, mevcut fonon sayısıyla ilgili olan sıcaklığa bağlıdır. Bu tezde, anharmonisitenin ısıl taşınım üzerindeki etkileri nano ölçekteki sistemlerde Green fonksiyonları kullanılarak çalışılmıştır. Denge Dışı Green Fonksiyonları (NEGF) Yöntemi, hem elektronik hem de fononik sistemlerin taşınım özelliklerini çalışmak için olan bir pertürbatif yaklaşımdır. İnteratomik potansiyeldeki anharmonik terimler özuyumlu olarak hesaplanabilen bir özenerji biçiminde NEGF yöntemine dahil edilebilirler. Bu yaklaşım yüksek hesaplama maliyeti ile yüksek doğruluk sağlar. Alternatif olarak, ortalama alan tekniği, daha büyük sistemler için hesaplar yapmamızı sağlayan, hesaplama açısından daha olası bir yöntemdir. Bu çalışmada, NEGF yöntemini kullanarak tek boyutlu zincirlerin anharmonik taşınım özelliklerini araştırmaktayız. Hesaplarımız üçüncü ve dördüncü derece anharmonik terimlerin özenerjilerini içerir. Ek olarak, karşılaştırma için dördüncü derece anharmonisite için ortalama alan hesabı yapılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Phonons are quantum mechanical particles corresponding to ionic vibrations. They are similar to electrons in a way that they interact with other particles and defects, and they are responsible for thermal conduction in insulators like electrons are responsible for electrical conduction in conductors. Most of the physical properties due to ionic vibrations can be determined by using harmonic approximation which consider phonons as independent quantum mechanical harmonic oscillators having quadratic potentials depending on the displacements of atoms in their equilbirium positions. However, there are some physical processes such as finite thermal conductivity and thermal expansion which cannot be explained with only harmonic phonons. To investigate these physical processes anharmonicity needs to be taken into account. Anharmonicity is related to the higher order terms in the interatomic potential and corresponds to phonon-phonon interactions. The strength of these interactions depends on the temperature which is related to the available thermal energy, or, the number of phonons given by the Bose-Einstein distribution. In this thesis, the effects of anharmonicity on quantum thermal transport are studied in nanoscale systems by using Green functions. Non-Equilibrium Green Functions (NEGF) method is a perturbative approach to study transport properties of both electronic and phononic systems. Anharmonic terms in interatomic potential are incorporated into NEGF method in the form of a self-energy which can be computed self-consistently. This approach provides high accuracy with high computational cost. As an alternative, mean field technique is computationally more feasible which allows to do calculations for larger systems. In this study, we investigate anharmonic transport properties of one-dimensional chains using NEGF method. Our calculations involve self-energies of third and fourth order anharmonic terms. In addition, mean field calculation for fourth order anharmonicity is performed for comparison.
Benzer Tezler
- Hg2gete4 malzemesinin elektronik, termal taşınım ve termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Investigation of electronic, thermal, transport, and thermoelectric properties of hg2gete4 material from first principles
IBROKHIM MIRFOZILOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Fizik ve Fizik MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANJU GÜREL
- La3Lu2Ga3O12: Cı3+: Nd3+ lazer kristallerinde sıcaklığın Cr3+-Nd3+ enerji transferine etkisi
Başlık çevirisi yok
GÜLEFŞAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖNÜL ÖZEN
- Bazı evren modelleri için maxwell ve foton denklemlerinin çözümleri ve bu çözümlerin eşdeğerliliğinin tartışılması
Solutions of photon and maxwell equations for some universe models and the discussion of the equivalence of these solutions
OKTAY AYDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiMersin ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ALİ HAVARE
- N-fenil-o-benzendisülfonimit'in normal koordinat analizi yöntemi ile moleküler titreşim spektrumlarının incelenmesi
Investigation of molecular vibrational spectra using the normal coordinate anaysis of n-phenyl-o-benzendisulfonimit
AHMET GÖKHAN KAZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT GÜMÜŞ
- Sigara kullanan bireylerde vokal hijyen terapisi ve vokal fonksiyon egzersizlerinin akustik parametreler ve sesle ilgili yaşam kalitesi üzerine etkisinin incelenmesi
An investigation of the effects of vocal hygiene therapy and vocal function exercises on acoustic parameters and voice-related quality of life in individuals who smoke
KÜBRA ŞAFAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Dil ve Konuşma TerapisiKapadokya ÜniversitesiDil ve Konuşma Terapisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE YEŞİLLİ PUZELLA