Теплопроводность монокристалла GaAs, выращенного в условиях микрогравитации

Abstract

В интервале темпеpатуp 2-300 К проведено сравнительное исследование теплопроводности образцов монокpисталла GaAs, полученных в земных условиях и аналогичным способом в условиях микрогравитации на пилотируемой станции "Мир". Обнаружено, что тепло в образцах переносится фононами. Проведена согласованная обработка температурных зависимостей теплопроводности "земного" и "космического" образцов в рамках дебаевской модели фононного спектра с учетом граничного и резонансного рассеяний, а также рассеяния на "плоских дефектах" и фонон-фононных U-процессов. Различие в зависимостях теплопроводности "космического" и "земного" образцов связано с наличием в "земном" образце избыточного мышьяка, который обусловливает как резонансное рассеяние, так и рассеяние на "плоских дефектах", в качестве последних могут быть кластеры атомов мышьяка.

В iнтервалi темпеpатуp 2–300 К проведено порiвняльне дослiдження теплопровiдностi зразкiв монокристалa GaAs, отриманих у земних умовах та аналогiчним способом в умовах мiкрогравiтацiї на пiлотованiй станцiї «Мир». Виявлено, що тепло у зразках переноситься фононами. Проведено узгоджену обробку температурних залежностей теплопровiдностi «земного» та «космiчного» зразкiв у рамках дебаївської моделi фононного спектра з урахуванням граничного та резонансного розсiянь, а також розсiяння на «плоских дефектах» та фонон-фононних U-процесiв. Рiзниця у залежностях теплопровiдностi «космiчного» та «земного» зразкiв пов’язанa з наявнiстю у «земному» зразку надлишкового миш’яку, який обумовлює як резонансне розсiяння, так i розсiяння на «плоских дефектах», у якостi останнiх можуть бути кластери атомiв миш’яку.

A comparative study of the thermal conductivity in the temperature interval 2–300 K is carried out for single-crystal GaAs samples grown on Earth and grown under analogous conditions in microgravity on the manned space station Mir. It is found that the heat transfer in the samples is due to phonons. A consistent processing of the temperature dependence of the thermal conductivity of the Earth-grown and space-grown samples is carried out in the framework of the Debye model of the phonon spectrum with allowance for boundary and resonant scattering and for scattering on “planar defects” and phonon–phonon U-processes. The difference in the behavior of the thermal conductivity space-grown and Earth-grown samples is due to the presence of excess arsenic in the Earth-grown sample, resulting in both resonant scattering and scattering on planar defects, which may be clusters of arsenic atoms.