通过弯曲应变对碳化硅纳米线进行原位热导率调制与表征

《Advanced Materials Technologies》：In-Situ Thermal Conductivity Modulation and Characterization of Silicon Carbide Nanowires via Bending Strain

硅基纳米线应变调控热导率研究通过Pt纳米支柱与MEMS悬臂梁系统，揭示0.429%应变导致热导率下降44.8%，证实声子输运与应变直接相关，分子动力学模拟与TEM观测验证晶格畸变机制。

　　

摘要

碳化硅（SiC）纳米线在先进半导体应用中展现出巨大潜力，其在加工过程中产生的内部应力对其热导率具有关键影响。然而，对单个纳米线进行原位应力调节和热导率测量在技术上仍具有挑战性。本文提出了一种原位方法，利用MEMS悬臂热桥上的Pt纳米柱，在受控弯曲应变下表征单个SiC纳米线的热传输特性。测量结果显示，在0.429%的弯曲应变下，热导率降低了44.8%，这表明应变与声子传输之间存在直接相关性。透射电子显微镜观察发现，弯曲过程中晶格发生了变形，内弧部分受压，外弧部分受拉。分子动力学模拟阐明了应力导致热导率降低的物理机制。这项工作加深了对SiC纳米线中应变-声子散射相互作用的理解，并为在机械应力作用下对纳米尺度热传输进行原位研究建立了可靠的框架，为设计基于应变工程的半导体器件提供了宝贵的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。