Teilchenartiges Quant der Gitterschwingungen eines Kristalls. Phononen bestimmen in Isolatoren die Wärmeleitung und die Wärmekapazität und verursachen außerdem die Streuung von Elektronen.
Japanische Bezeichnung: フォノン
„Phonon“ kommt in 10 Übungsfragen aus 4 Themen vor, darunter Thermische Eigenschaften der Werkstoffe, Elektronische, magnetische und optische Werkstoffe, Batterie- und Energiewerkstoffe.
Fachgebiet: Thermische Eigenschaften der Werkstoffe
Lösung: C. Etwa 46 nm
Die Wärmekapazität je Volumen ist C = ρc = 2330 × 700 ≈ 1,63×10⁶ J/(m³·K). Damit ist l = 3κ/(Cv) = 3 × 150/(1,63×10⁶ × 6000) ≈ 4,6×10⁻⁸ m, also etwa 46 nm. Etwa 15 nm entsteht, wenn der Faktor 1/3 weggelassen und κ/(Cv) gerechnet wird, etwa 5,1 nm, wenn das 1/3 auf der falschen Seite angesetzt und κ/(3Cv) gerechnet wird. Diese Abschätzung ist ein Mittelwert, bei dem alle Phononen durch dieselbe Geschwindigkeit und mittlere freie Weglänge vertreten werden; tatsächlich transportieren auch niederfrequente Phononen mit mittleren freien Weglängen von einigen hundert nm und mehr viel Wärme. Deshalb sinkt die Wärmeleitfähigkeit in Siliziumschichten oder Nanodrähten mit Dicken um 100 nm durch Oberflächenstreuung deutlich unter den Wert des kompakten Materials.
Diese Abschätzung ist ein Mittelwert, bei dem alle Phononen durch dieselbe Geschwindigkeit und mittlere freie Weglänge vertreten werden; tatsächlich transportieren auch niederfrequente Phononen mit mittleren freien Weglängen von einigen hundert nm und mehr viel Wärme.
Für Silizium (Dichte 2330 kg/m³, spezifische Wärmekapazität…In Metallen ist die Konzentration der Leitungselektronen nahezu temperaturunabhängig; mit steigender Temperatur nimmt die Streuung an Gitterschwingungen (Phononen) zu und die Beweglichkeit sinkt, sodass der spezifische Widerstand in der Nähe der Raumtemperatur annähernd proportional zur Temperatur steigt.
Welche Kombination beschreibt richtig, wie sich der spezifi…Damit ein Elektron und ein Loch unter Lichtemission rekombinieren, muss gleichzeitig ein Phonon beteiligt sein, das den Impulsunterschied ausgleicht; die Wahrscheinlichkeit strahlender Rekombination ist daher sehr gering, und meist erfolgt eine nichtstrahlende Rekombination über Defektniveaus, die Wärme erzeugt.
Was ist der Hauptgrund dafür, dass Silizium als lichtemitti…Eine aussichtsreiche Strategie ist daher, nur die Phononen, die den größten Teil der Wärme transportieren, an Grenzflächen von Nanostrukturen oder durch das Rattling schwerer Atome zu streuen und so die Gitterwärmeleitfähigkeit zu senken; man spricht von „Phononenglas, Elektronenkristall“.
Mit welcher Strategie lässt sich die thermoelektrische Güte…Weit unterhalb der Debye-Temperatur werden nur niederenergetische akustische Phononen großer Wellenlänge angeregt, deren Zahl mit der Temperatur zunimmt; die Gitterwärmekapazität ist daher proportional zu T³ (Debyesches T³-Gesetz).
Wie ändert sich die Wärmekapazität (Gitterwärmekapazität) e…Debye-Temperatur Wiedemann-Franzsches Gesetz Indirekter Halbleiter Thermoelektrische Gütezahl Dulong-Petit-Gesetz Messing Umklappprozess Dichtefunktionaltheorie Molekulardynamik Invar