凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2024年11月6日
(v1)
,最后修订 2024年11月26日 (此版本, v2)]
标题: 用集成自旋缺陷温度计研究悬浮钻石纳米结构中的热传输
标题: Imaging heat transport in suspended diamond nanostructures with integrated spin defect thermometers
摘要: 在所有材料中,单晶金刚石具有最高的测量热导率之一,在室温下的值高于2000 W/m/K。这是由于动量守恒的“正常”声子-声子散射过程占主导地位,而非动量耗散的“Umklapp”过程,这一特性也表明金刚石是实验研究违反傅里叶定律的声子热传输现象的理想平台。在这里,我们引入稀释的氮空位色心作为原位、高精度的自旋缺陷温度计,以成像从环境条件加热的单晶金刚石微结构中的温度不均匀性。我们分析了横截面范围约为0.2到2.6$\mathrm{\mu m}^2$的悬臂梁,观察到横截面与热通量之间的关系偏离了傅里叶定律的预测。我们依靠基于线性化声子玻尔兹曼输运方程的第一性原理模拟来解释这种行为,还讨论了制造引起的杂质如何影响导电性。我们的温度成像方法可以应用于任意几何形状的金刚石器件,为探索非常规的、非扩散的热传输现象铺平了道路。
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