Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces

Aquesta tesi doctoral investiga el transport de calor mediada per fonons en heteroestructures i superxarxes semiconductores a escala atòmica, on els models continus clàssics deixen de ser vàlids. Emprant dinàmica molecular en no equilibri i simulacions de primers principis, el treball caracteritza l...

ver descrição completa

Detalhes bibliográficos
Autor: Albrigi, Tommaso
Tipo de documento: tese
Estado:Versão publicada
Data de publicação:2025
País:España
Recursos:CBUC, CESCA
Repositório:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/694983
Acesso em linha:http://hdl.handle.net/10803/694983
Access Level:Acceso aberto
Palavra-chave:Transport de fonons
Phonon transport
Transporte de fonones
Ciències Experimentals
53
id ES_ccf6be0611c7708fb7b4a3fd5fa73e59
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/694983
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
title Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
spellingShingle Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
Albrigi, Tommaso
Transport de fonons
Phonon transport
Transporte de fonones
Ciències Experimentals
53
title_short Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
title_full Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
title_fullStr Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
title_full_unstemmed Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
title_sort Nanoscale phonon transport across semiconductor interfaces
dc.creator.none.fl_str_mv Albrigi, Tommaso
author Albrigi, Tommaso
author_facet Albrigi, Tommaso
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Rurali , Riccardo
Rodríguez Viejo, Javier
dc.subject.none.fl_str_mv Transport de fonons
Phonon transport
Transporte de fonones
Ciències Experimentals
53
topic Transport de fonons
Phonon transport
Transporte de fonones
Ciències Experimentals
53
description Aquesta tesi doctoral investiga el transport de calor mediada per fonons en heteroestructures i superxarxes semiconductores a escala atòmica, on els models continus clàssics deixen de ser vàlids. Emprant dinàmica molecular en no equilibri i simulacions de primers principis, el treball caracteritza la resistència tèrmica en la frontera d’interfícies simples GaAs/Ge, revelant la seva dependència de la temperatura, la sensibilitat a la morfologia de la interfície i la mescla química, així com els criteris de convergència per a les cel·les atomístiques. Tot seguit, explora la coherència i difusió de fonons en nanocables de superxarxes Si/Ge, traçant la transició entre els règims balístic i difusiu en funció del gruix de les capes, la temperatura i la dimensionalitat. La tesi també integra anàlisi optotèrmic mitjançant espectroscòpia Raman i teoria de pertorbacions del funcional de la densitat, preveient desplaçaments espectrals característics en superxarxes bessones GaAs/GaP i InAs. En conjunt, aquests estudis estableixen un marc unificat per dissenyar propietats tèrmiques i electroòptiques de nanostructures semiconductores, oferint principis de disseny per a la gestió tèrmica avançada i l’enginyeria fonònica en dispositius nanoelectrònics de pròxima generació.
publishDate 2025
dc.date.none.fl_str_mv 2025
2025
2025
2025
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/694983
url http://hdl.handle.net/10803/694983
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 156 p.
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Autònoma de Barcelona
publisher.none.fl_str_mv Universitat Autònoma de Barcelona
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869419767388962816
spelling Nanoscale phonon transport across semiconductor interfacesAlbrigi, TommasoTransport de fononsPhonon transportTransporte de fononesCiències Experimentals53Aquesta tesi doctoral investiga el transport de calor mediada per fonons en heteroestructures i superxarxes semiconductores a escala atòmica, on els models continus clàssics deixen de ser vàlids. Emprant dinàmica molecular en no equilibri i simulacions de primers principis, el treball caracteritza la resistència tèrmica en la frontera d’interfícies simples GaAs/Ge, revelant la seva dependència de la temperatura, la sensibilitat a la morfologia de la interfície i la mescla química, així com els criteris de convergència per a les cel·les atomístiques. Tot seguit, explora la coherència i difusió de fonons en nanocables de superxarxes Si/Ge, traçant la transició entre els règims balístic i difusiu en funció del gruix de les capes, la temperatura i la dimensionalitat. La tesi també integra anàlisi optotèrmic mitjançant espectroscòpia Raman i teoria de pertorbacions del funcional de la densitat, preveient desplaçaments espectrals característics en superxarxes bessones GaAs/GaP i InAs. En conjunt, aquests estudis estableixen un marc unificat per dissenyar propietats tèrmiques i electroòptiques de nanostructures semiconductores, oferint principis de disseny per a la gestió tèrmica avançada i l’enginyeria fonònica en dispositius nanoelectrònics de pròxima generació.Esta tesis doctoral investiga el transporte de calor mediado por fonones en heteroestructuras y superredes semiconductoras a escala atómica, donde los modelos continuos clásicos dejan de ser válidos. Empleando dinámica molecular en no equilibrio y simulaciones de primeros principios, el trabajo caracteriza la resistencia térmica en la frontera de interfaces simples GaAs/Ge, revelando su dependencia con la temperatura, la sensibilidad a la morfología de la interfaz y la intermezcla química, así como los criterios de convergencia para las celdas atomísticas. A continuación, explora la coherencia y difusión de fonones en nanocables de superredes Si/Ge, trazando la transición entre los regímenes balístico y difusivo en función del espesor de las capas, la temperatura y la dimensionalidad. La tesis también integra análisis optotérmico mediante espectroscopía Raman y teoría de perturbaciones del funcional de la densidad, prediciendo desplazamientos espectrales característicos en superredes geminadas GaAs/GaP e InAs. En conjunto, estos estudios establecen un marco unificado para diseñar propiedades térmicas y electroópticas de nan Estructuras semiconductoras, ofreciendo principios de diseño para la gestión térmica avanzada y la ingeniería fonónica en dispositivos nanoelectrónicos de próxima generación.This doctoral thesis investigates phonon‐mediated heat transport in semiconductor heterostructures and superlattices at the atomic scale, where classical continuum models fail. Employing nonequilibrium molecular dynamics and first‐principles simulations, the work characterizes thermal boundary resistance across single GaAs/Ge interfaces, revealing its temperature dependence, sensitivity to interface morphology and chemical intermixing, and convergence criteria for atomistic cells. It then explores phonon coherence and diffusion in Si/Ge superlattice nanowires, mapping the transition between ballistic and diffusive regimes as a function of layer thickness, temperature, and dimensionality. The thesis also integrates opto‐thermal analysis via Raman spectroscopy and density functional perturbation theory, predicting characteristic spectral shifts in GaAs/GaP and InAs twinning superlattices. Together, these studies establish a unified framework to tailor thermal and electro‐optical properties of semiconductor nanostructures, offering design principles for advanced thermal management and phononic engineering in next‐generation nanoelectronic devices.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en FísicaUniversitat Autònoma de BarcelonaRurali , RiccardoRodríguez Viejo, Javier2025202520252025info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion156 p.application/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/694983TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésL'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/6949832026-06-14T12:46:07Z
score 15,811543

Registros relacionados