Планарные дефекты в кремнии как способ описания явного ангармонизма его высокотемпературных термодинамических свойств

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Кремний незаменим в полупроводниковой промышленности. Понимание его высокотемпературных термодинамических свойств важно как для теории, так и для приложений. Однако первопринципное описание высокотемпературных термодинамических свойств кремния (коэффициента теплового расширения и удельной теплоемкости) все еще является неполным. Сильное отклонение его удельной теплоемкости при высоких температурах от закона Дюлонга - Пти предполагает существенный вклад эффектов ангармонизма. Показано, что ангармонизм в основном обусловлен двумя поперечными фононными модами, распространяющимися в направлениях (111) и (100), и может быть количественно описан в предположении образования определенного типа наноструктурированных плоских дефектов кристаллической структуры. Приведен расчет энергии образования этих дефектов и определен их вклад в удельную теплоемкость и коэффициент теплового расширения. Этот вклад оказывается значительно большим, чем тот, который рассчитан в квазигармоническом приближении.

Об авторах

М. В. Кондрин

Институт физики высоких давлений Российской академии наук

Email: mkondrin@hppi.troitsk.ru
Троицк, Москва, 108840 Россия

Ю. Б. Лебедь

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: mkondrin@hppi.troitsk.ru
Москва, 117312 Россия

В. В. Бражкин

Институт физики высоких давлений Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: mkondrin@hppi.troitsk.ru
Троицк, Москва, 108840 Россия

Список литературы

  1. L. Landau, L. Pitaevskii, and E. Lifshitz, Statistical Physics, Course of Theoretical Physics, Pergamon Press, Oxford (1980).
  2. C. A. Swenson, J. Phys. Chem. Ref. Data 12, 179 (1983).
  3. M. Born and E. Brody, Z. Physik 6, 132 (1921).
  4. D. C. Wallace, Phys. Rev. 139, A877 (1965).
  5. R. A. Cowley, Rep. Progr. Phys. 31, 123 (1968).
  6. D. Gerlich, B. Abeles, and R. E. Miller, J. Appl. Phys. 36, 76 (1965).
  7. P. D. Desai, J. Phys. Chem. Ref. Data 15, 967 (1986).
  8. K. Yamaguchi and K. Itagaki, J. Therm. Anal. Calorimetry 69, 1059 (2002).
  9. L. Maissel, J. Appl. Phys. 31, 211 (1960).
  10. H. Watanabe, N. Yamada, and M. Okaji, Int. J. Thermophys. 25, 221 (2004).
  11. B. N. Dutta, Phys. Stat. Sol. (b) 2, 984 (1962).
  12. Y. Okada and Y. Tokumaru, J. Appl. Phys. 56, 314 (1984).
  13. R. B. Roberts, J. Phys. D: Appl. Phys. 14, L163 (1981).
  14. B. Grabowski, L. Ismer, T. Hickel et al., Phys. Rev. B 79, 134106 (2009).
  15. D. S. Kim, O. Hellman, J. Herriman et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 115, 1992 (2018).
  16. M. Kondrin, Y. Lebed, and V. Brazhkin, Diamond Relat. Mater. 110, 108114 (2020).
  17. M. V. Kondrin, Y. B. Lebed, and V. V. Brazhkin, Phys. Rev. Lett. 126, 165501 (2021).
  18. M. Kondrin, Y. Lebed, and V. Brazhkin, Phys. Stat. Sol. (b) 259, 2100463 (2022).
  19. А. И. Савватимский, С. В. Онуфриев, УФН 190, 1085 (2020)
  20. A. I. Savvatimskii and S. V. Onufriev, Phys. Usp. 63, 1015 (2020).
  21. A. Savvatimskiy, S. Onufriev, and A. Kondratyev, Carbon 98, 534 (2016).
  22. A. M. Kondratyev and A. D. Rakhel, Phys. Rev. Lett. 122, 175702 (2019).
  23. J. Vanhellemont, A. K. Swarnakar, and O. V. der Biest, ECS Transactions 64, 283 (2014).
  24. В. А. Гончарова, Е. В. Чернышева, Ф. Ф. Воронов, ФTT 25, 3680 (1983).
  25. D. S. Kim, H. L. Smith, J. L. Niedziela et al., Phys. Rev. B 91, 014307 (2015).
  26. S. Wei, C. Li, and M. Y. Chou, Phys. Rev. B 50, 14587 (1994).
  27. C. Wang, J. Gu, X. Kuang et al., Z. Naturforschung A 70 (2015); https://dx.doi.org/10.1515/zna-2015-0027.
  28. A. R. Oganov and C. W. Glass, J. Chem. Phys. 124, 244704 (2006).
  29. Q. Li, Y. Ma, A. R. Oganov et al., Phys. Rev. Lett. 102, 175506 (2009).
  30. C. He, L. Sun, C. Zhang et al., Sol. St.Commun. 152, 1560 (2012).
  31. J. P. Goss, P. R. Briddon, R. Jones et al., Phys. Rev. B 73, 115204 (2006).
  32. V. L. Deringer, G. Cs'anyi, and D. M. Proserpio, Chem. Phys. Chem. 18, 873 (2017).
  33. P. Giannozzi, O. Andreussi, T. Brumme et al., J. Phys.: Condens. Matter 29, 465901 (2017).
  34. T. Bj¨orkman, Comp. Phys.Commun. 182, 1183 (2011).
  35. L. Balogh, G. Rib'arik, and T. Ung'ar, J. Appl. Phys. 100, 023512 (2006).
  36. T. R. Hart, R. L. Aggarwal, and B. Lax, Phys. Rev. B 1, 638 (1970).
  37. P. C. Trivedi, H. O. Sharma, and L. S. Kothari, J. Phys. C: Sol. St. Phys. 10, 3487 (1977).
  38. В. А. Грешняков, Письма в ЖЭТФ 117, 306 (2023)
  39. V. A. Greshnyakov, JETP Lett. 117, 306 (2023).
  40. J. Men'endez and M. Cardona, Phys. Rev. B 29, 2051 (1984).
  41. A. Debernardi, S. Baroni, and E. Molinari, Phys. Rev. Lett. 75, 1819 (1995).
  42. S. Klotz, J. M. Besson, M. Braden et al., Phys. Rev. Lett. 79, 1313 (1997).
  43. В. В. Бражкин, С. Г. Ляпин, И. А. Троян и др., Письма в ЖЭТФ 72, 279 (2000)
  44. V. V. Brazhkin, S. G. Lyapin, I. A. Trojan et al., JETP Lett. 72, 195 (2000).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».