Paul Desmarchelier
Johns Hopkins University, Baltimore, Etats-Unis
La manipulation des propriétés thermiques de semi-conducteurs peut profiter à de nombreuses applications. En particulier, les performances du management thermique et de la génération thermoélectrique pourraient être améliorées grâce à une plus grande maitrise de la conductivité thermique des matériaux. Une telle maîtrise est possible via une nanostructuration influençant les propriétés phononiques. Dans ce cadre, ce séminaire va présenter plusieurs études de nano-structures amorphe/cristalline de silicium. Dans les matériaux amorphes, du fait du désordre, la contribution vibratoire à la conductivité thermique est différente de celle des cristaux et il est possible de distinguer la contribution propagative ou balistique de la contribution dite diffusive. Ces différentes contributions peuvent être étudiées individuellement grâce à une approche paquet d’ondes sur des modèles de dynamique moléculaire. Dans le cadre d’une première étude, cette catégorisation est appliquée pour étudier des nanocomposite composés d’inclusions cristallines dans une matrice amorphe. On y montre notamment que s’il est possible de manipuler la contribution propagative via la géométrie et l’interconnexion des inclusions, la contribution diffusive est plus difficile à maitriser. Dans un second temps, l’influence d’une couche externe amorphe sur un nanofil cristallin est étudiée en croisant une approche dynamique moléculaire et une approche milieux continus. Il apparait que l’ajout de la couche externe modifie peu le flux à l’interface amorphe cristalline, mais influence le flux de chaleur au centre du nanofil.
