Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

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Thermal Conductivity of Single-Walled Carbon Nanotube by Using Memory Function

메모리함수에 의한 단일 벽 탄소 나노튜브의 열전도도

  • Park, Jung-Il (Nano-Physics and Technology Laboratory, Department of Physics, Kyungpook National University) ;
  • Cheong, Hai-Du (Division of Liberal Arts, Hanbat National University)
  • 박정일 (경북대학교 물리학과 나노물리 연구실) ;
  • 정해두 (한밭대학교 교양학부)
  • Received : 2013.02.10
  • Accepted : 2013.04.26
  • Published : 2013.05.30
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Abstract

We use Memory function to examine the thermal conductivity as a function of the temperature in single-walled carbon nanotube (SWNT). We determine the Umklapp, normal and SWNT-substrate phonon scattering rate from the computed inverse spin relaxation time. Thermal conductivity increased as the diameter increased when we assumed that the zigzag (10,0) transition was a more dominant phonon scattering than the (9,0) transition.

단일 벽 탄소 나노튜브(SWNT)의 열전도도를 구하기 위해서 메모리함수에 Kubo 등식을 사용하였다. 계산 과정에서 나타나는 발산의 문제를 해결하기 위해 전파인자는 연속 분수과정으로 전개하였다. 이러한 계산에서 메모리함수는 지금까지 제시된 다른 이론들 보다 많은 상호작용의 효과를 고려할 수 있다. SWNT에서 20 K 이하의 저온 영역은 온도의 증가에 따라 열전도도가 증가하며, (9,0) 보다 (10,0)이 다소 큰 값을 가지는데 이는 포논의 평균자유행로 $l_{ph}$가 직경의 크기와 관계 있음을 알 수 있다. 그리고 20 K 이상의 고온 영역에서는 비열이 거의 일정한 값을 가지므로 Umklapp 과정에 의해 열전도도는 감소하면서 최대값을 보이고, SWNT의 직경이 증가할수록 최대값의 위치도 고온 쪽으로 이동하는 것으로 조사되었다.

Keywords

References

  1. E. Pop, Nano Research 3, 147 (2010). https://doi.org/10.1007/s12274-010-1019-z
  2. S. Hasan, M. A. Alam, and M. S. Lundstrom, IEEE Trans. Electron Devices 54, 2352 (2007). https://doi.org/10.1109/TED.2007.903291
  3. A. Bachtold, P. Hadley, T. Nakanishi, and C. Dekker, Science 294, 1317 (2001). https://doi.org/10.1126/science.1065824
  4. O. Chauvet, L. Forro, W. Bacsa, D. Ugarte, B. Doudin, and Walt A. de Heer, Phys. Rev. B 52, R6963 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.R6963
  5. G. Zhang and B. Li, Journal of Chemical Physics 123, 114714 (2005). https://doi.org/10.1063/1.2036967
  6. A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Review of Modern Physics 81, 109 (2009). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.81.109
  7. M. Mccklenburg and B. C. Regan, Phys. Rev. Lett. 106, 116803 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.116803
  8. F. Schierz, Nature Nanotechnology 5, 487 (2010). https://doi.org/10.1038/nnano.2010.89
  9. A. Abragam and B. Bleaney, Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions, (Clarendon, Oxford, 1970).
  10. L. Forro et al., Science and Application of Nanotubes, (Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2000).
  11. M. S. Dresselhause, G. Dresselhause, and P. C. Eklund, Science of Fullerences and Carbon Nanotubes, (Academic Press, California, 1996), Chapter 19.
  12. R. Kubo, J. Phys. Soc. Jpn. 12, 570 (1957). https://doi.org/10.1143/JPSJ.12.570
  13. H. Mori, Progr. Theor. Phys. 34, 399 (1965). https://doi.org/10.1143/PTP.34.399
  14. A. Kawabata, J. Phys. Soc. Jpn. 29, 902 (1970). https://doi.org/10.1143/JPSJ.29.902
  15. P. N. Argyres and J. L. Sigel, Phys. Rev. Lett. 31, 1397 (1973). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.31.1397
  16. J. I. Park, H. K. Lee, and H. R. Lee, J. Magnetics 16, 108 (2011). https://doi.org/10.4283/JMAG.2011.16.2.108
  17. J. I. Park, H. R. Lee, and K. C. Bae, J. Kor. Phys. Soc. 58, 1644 (2011). https://doi.org/10.3938/jkps.58.1644
  18. J. I. Park, H. R. Lee, and S. H. Lee, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 052402 (2012). https://doi.org/10.1143/JJAP.51.052402
  19. J. I. Park, J. Magnetics 17, 255 (2012). https://doi.org/10.4283/JMAG.2012.17.4.255
  20. T. Ando, J. Phys. Soc. Jpn. 74, 777 (2005). https://doi.org/10.1143/JPSJ.74.777
  21. A. Fert, IEEE Trans. Electron Dev. 54, 921 (2007). https://doi.org/10.1109/TED.2007.894372
  22. H. O. H. Churchill, Phys. Rev. Lett. 102, 166802 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.166802
  23. T. Saito, K. Matsushige, and K. Tanaka, Physica B 323, 280 (2002). https://doi.org/10.1016/S0921-4526(02)00999-7
  24. M. A. Osman and D. Srivastava, Nanotechnology, 12, 21 (2001). https://doi.org/10.1088/0957-4484/12/1/305
  25. H. K. Lee, H. C. Jang, and J. I. Park, J. Korean Vac. Soc. 21, 171 (2012). https://doi.org/10.5757/JKVS.2012.21.3.171