Phonon mean free path and thermal conductivity analysis of wide and ultra-wide bandgap materials
Yüksek ve ultra-yüksek bant aralıklı malzemelerin fonon ortalama serbest yol ve ısıl iletkenlik analizi
- Tez No: 652309
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA NAZLI DÖNMEZER AKGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Moleküler ortalama serbest yolun, cihaz karakteristik uzunluğuna oranı olarak tanımlanan Knudsen sayısı arttıkça, fonon hareketinin engellenmesi sonucu malzemenin ısıl özelliklerinde kayıp yaşanır. Eğer fononların ısıl iletkenlik ve ortalama serbest yol(OSY) ilişkisi bilinirse, malzemedeki boyut etkileri ve kaybedilen ısıl iletkenlik miktarı tahmin edilebilir. Bu amaçla, dört würtzit yarıiletken malzeme: galyum nitrat, alüminyum nitrat, alüminyum galyum nitrat ve beta form galyum oksit için ısıl iletkenlik birikimi farklı sıcaklıklarda hesaplanmıştır. Bu malzemeler çoğunlukla yüksek güç elektroniği uygulamalarında, küçük ve kısıtlı boyutlarda kullanıldıklarından, ısıl iletkenlik birikim grafiğinden küçük boyutlarda karşılaşılan iletkenlik miktarının elde edilebilmesi için bir yöntem geliştirilmiştir.Kristal enerjisinin Üçüncü dereceden güç katsayıları bu hesaplamalarda kullanılmıştır. Bu yaklaşımın anharmonikliğin arttığı kısa OSY ve yüksek sıcaklık durumlarında kullanışlı olduğu anlaşılmıştır. Isıl iletkenliğe katkıda bulunan en büyük OSY değerleri GaN, AlN, AlGaN ve beta-form Ga_2O_3 için sırasıyla 1661.7 nm, 1648.8 nm, 442.3 nm and 467.3 nm olarak hesaplanmıştır. Boyut etkilerinin, bu uzunluklardan daha küçük cihaz boyutlarında gözlemlenmesi beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
As the Knudsen number (defined as the as the ratio of the molecular mean free path length to length scale of the device) increases, materials' thermal properties are compromised due to disruption of phonon movement. If the thermal conductivity and mean free path relationship of the phonons is known, interference of size effects at small scales can be predicted as well as thermal conductivity reductions. To do this, thermal accumulation spectra of four wurtzite semiconductor materials: gallium nitride, aluminum nitride, aluminum gallium nitride, and beta form gallium oxide were calculated at different temperatures. As these materials are usually employed in high power electronic applications in confined structures, a method was devised in order to infer their conductivities at small scales from accumulation spectra. Third-order force constants, which are the expanded coefficients of crystal ground energy, are used directly for mentioned calculations.It was observed that this approach is very useful at high anharmonicity where MFP range is short and temperature is high. This work concluded that MFP spectra contributing to thermal conductivity were 1661.7 nm, 1648.8 nm, 442.3 nm and 467.3 nm respectively for GaN, AlN, AlGaN and beta-form Ga_2O_3 at 300 K. Hence, size effects are expected to dominate conductivity at scales smaller than these values.
Benzer Tezler
- Phonon mean free path - thermal conductivity relation of 𝐴𝑙𝑥𝐺𝑎1−𝑥𝑁 and 𝛽-Ga2O3 semiconductors
𝐴𝑙𝑥𝐺𝑎1−𝑥𝑁 ve 𝛽-Ga2O3 yarıiletkenlerinin fonon ortalama serbest yolu - ısıl iletkenlik ilişkisi
PEGAH GHANIZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. FATMA NAZLI DÖNMEZER AKGÜN
- Dilute magnesium alloys and their damping characteristics
Seyreltik magnezyum alaşımları ve sönümleme özellikleri
OSAMA AMIN AHMAD RAHALL OSAMA AMIN AHMAD RAHALL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ARSLAN KAYA
- Phonon mean free path in few layer, two-dimensional hexagonal structures
İki boyutlu, heksagonal yapılarda fonon ortalama serbest yolu
HAMED GHOLIVAND
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATMA NAZLI DÖNMEZER AKGÜN
- Impurity effects on superconductors and the electron-phonon interaction
Üstüniletkenlerde safsızlık etkileri ve elektron-fonon etkileşimleri
KERİM SAVRAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. YORG-JİHN KİİN
- Kuantum ölçek etkileri altında termoelektrik ve termoölçek potansiyeller
Başlık çevirisi yok
SEVAN KARABETOĞLU
Doktora
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN