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非简谐效应--声子热导
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最近投的篇文章有关于晶体热导率的解释有个审稿人觉得和实验结果不符合，实验结果其实是随温度升高，热导率略微变小，不是很明显，但是在高温（550K）部分，热导率略微增加，该审稿人认为不适合有这个效应解释，下面是他对这个的回复 I do not agree on the relevance of anharmonic effects in determining the thermal conductivity (page 4, line 57): Fig. 8 shows no clear temperature dependence, while in case of anharmonic phonon phonon scattering, k should decrease with the temperature. 有计算表明该晶体中存在光学声子软化，光学和声学模式频率相近，模式间能量转化容易。由于非简谐效应作用，载热的声频支将被低频的光频支散射导致极低的热导率。 由于我是学材料的，对物理之类的东西不是很清楚，一般的非简谐效应是声学声子之间的相互作用，这种光学声子软化可以解释这个吗 |
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2楼2010-03-15 16:34:18
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文献（PRB 77，245203（2008））First-principles calculations of the electronic, optical, and lattice vibrational properties of ** were performed with the generalized gradient approximation GGA and the screened-exchange local-density approximation sx-LDA method, which successfully corrects the band-gap problem found with GGA. 有另一篇文献专门提到由于在其最低晶格热导（77K）的时候声子平均自由程达到原子间距，1/T的热导关系已经不成立了 |
3楼2010-03-15 18:07:34
xiamg
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墨香(金币+5):谢谢指导 2010-03-16 21:03
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“有计算表明该晶体中存在光学声子软化，光学和声学模式频率相近，模式间能量转化容易。由于非简谐效应作用，载热的声频支将被低频的光频支散射导致极低的热导率。”为什么说“模式间能量转化容易”？审稿人已经提到声子-声子相互作用应该引起热导率随温度增加而减小的，而你文中的图线显示热导率与温度没有关系，所以你给出的声子声子相互作用（即非简谐效应）不能解释你的结果。 再有一点，“非简谐效应是声学声子之间的相互作用”这种说法是不对的，非简谐效应即声子-声子相互作用，有三声子、四声子过程，其中三声子过程一般分正常散射过程和倒逆过程，他们需要满足一定的条件才可以发生。比如，三声子过程中即可能是一个声学声子散射成二个声学声子，也可能散射成一个声学声子和一个光学声子，还可能是二个光学声子；反过来也可能。 1/T的热导起源于什么声子呢？1/T的热导关系已经不成立表示这个声子对热导的贡献不再起主导作用，而是其他声子起主要作用了。 |
4楼2010-03-16 09:36:30
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“模式间能量转化容易”原文是：The closeness between the frequencies of the optic modes and the acoustic modes means that energy transfer between these modes is easy. 1/T的热导起源于声学声子，1/T的热导关系不成立表示这个声子对热导的贡献不再起主导作用，而是其他声子起主要作用，那么这个所谓的其他声子对热导的作用也是随温度的升高热导降低的吗？即使是在声子平均自由程为原子间距? 弱弱的问一句，所谓的声子声子（不论什么声子）的相互作用都有非简谐效应吗？ [ Last edited by 墨香 on 2010-3-16 at 10:31 ] |
5楼2010-03-16 10:29:17
xiamg
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墨香(金币+1):谢谢参与
墨香(金币+4):谢谢指导 2010-03-16 21:04
墨香(金币+1):谢谢参与
墨香(金币+4):谢谢指导 2010-03-16 21:04
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作用也是随温度的升高热导降低的吗？即使是在声子平均自由程为原子间距? （1）是，（2）声子平均自由程为原子间距时，声子传输应该为弹道传输方式，这时玻耳兹曼传输不适用了。 1/T的热导应该是高温情况下三声子过程（还有1/T^2的），随温度升高热导应该出现1/T^2项，也就是其热导-温度图线中斜率比1/T还要大（曲线下降还要快），而你的结果是热导随温度没有关系了，即温度增加热导几乎不变！ 非简谐效应就是指声子-声子相互作用。  [ Last edited by xiamg on 2010-3-16 at 19:35 ] |
6楼2010-03-16 19:29:03
7楼2010-03-16 21:04:47
xiamg
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8楼2010-03-17 16:28:32
9楼2010-03-17 16:31:29
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审稿意见：I do not agree on the relevance of anharmonic effects in determining the thermal conductivity (page 4, line 57): Fig. 8 shows no clear temperature dependence, while in case of anharmonic phonon phonon scattering, k should decrease with the temperature. In some samples it even increases (x=54), thus signifying that k is mainly determined by impurity, disorder or grain boundary scattering. 我该怎么回答比较好，同意他说的是impurity, disorder or grain boundary scattering. 影响的？ |
10楼2010-03-18 10:50:16
