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Le transport thermique macroscopique est fondamentalement déterminé par les interactions intrinsèques entre les électrons et les phonons microscopiques. Dans les isolants et semi-conducteurs conventionnels, les phonons dominent le transport thermique, et la contribution de l'interaction électron-phonon (EPI) est négligeable. Cependant, dans les semi-conducteurs polaires, le couplage électron-phonon de Fröhlich est fort et son influence sur le transport thermique phononique est d'une grande importance. Dans ce travail, l'effet de l'EPI sur la dispersion des phonons et la conductivité thermique du réseau du nitrure de gallium (GaN) en wurtzite est examiné de manière exhaustive au niveau atomistique en effectuant des calculs de première-principes. En raison de l'existence d'une différence d'électroneutralité relativement grande entre les atomes de Ga et de N, le couplage de Fröhlich dans le GaN en wurtzite est particulièrement fort. Par conséquent, la conductivité thermique du GaN en wurtzite naturelle à température ambiante est réduite de ∼24%–34% lorsqu'on inclut l'EPI, et la valeur de conductivité thermique obtenue est en meilleur accord avec les expériences. De plus, le taux de diffusion des phonons dû à l'EPI, l'interaction phonon-phonon intrinsèque (PPI) ainsi que le désordre isotopique est calculé et analysé. Il montre que le taux de diffusion dû à l'EPI est comparable au PPI pour les phonons porteurs de chaleur à basse fréquence. Ce travail tente d'explorer le mécanisme du transport thermique au-delà du PPI intrinsèque pour les semi-conducteurs polaires, avec un grand potentiel d'ingénierie de la conductivité thermique pour une performance souhaitée.
Yang et al. (Mon,) ont étudié cette question.