Calculation of thermal conductivity and phonon viscosities in semiconductor crystals and superlattices

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Die thermische Leitfähigkeit und die für die intrinsische Ultraschalldämpfung wichtigen Phonon-Viskositäten perfekter Kristalle der kovalenten Halbleiter Diamant, Silizium und Germanium sollen aus den mit Ab-initio-Methoden bestimmten anharmonischen interatomaren Kräften berechnet werden. Es handelt sich dabei um die ersten parameterfreien Rechnungen der thermischen Leitfähigkeit eines Festkörpers. Das Verhalten der thermischen Leitfähigkeit bei tiefen Temperaturen unter dem Einfluß von Massendefekten soll detailliert untersucht und entsprechende Experimente in isotopenangereicherten Materialien ohne Verwendung von Fitparametern quantitativ gedeutet werden. Die Wärmeleitfähigkeit von Halbleiter-Heterostrukturen bei tiefen Temperaturen soll unter Berücksichtigung von Isotopenstreuung, Grenzflächenrauhigkeit und der Faltung der Phononendispersionskurven ("Mini-Umklapp-Prozesse") untersucht werden, was zu einem genaueren Verständnis experimenteller Daten zum Vergleich der thermischen Leitfähigkeit in Übergittern und den entsprechenden homogenen Materialien führen soll.