Lattice Thermal Conductivity of Noncrystalline Material at Low Temperatures

The lattice thermal conductivity of noncrystalline material is studied at low temperatures by expressing its total lattice thermal conductivity as a sum of three contributions as K = KBE + KEM + KAP where KBE is the contributions due to those phonons which can interact with the crystal boundaries as well as cavities, KEM is the contribution due to those phonons which have frequencies less than the plateau frequency ωpt but cannot interact with the crystal boundaries, and KAP is due to phonons having frequencies larger than ωpt. Very good agreement is found between the calculated and experimental values of the lattice thermal conductivity of borosilicate glass in the temperature range 0.04 to 1.5 K. It is also found that at low temperatures, the lattice thermal conductivity of a noncrystalline material is mainly due to the contribution KEM in which the scattering of phonons by cavities plays an important role. Die thermische Gitterleitfahigkeit nichtkristalliner Materialien wird bei tiefen Temperaturen untersucht, indem die gesamte thermische Gitterleitfahigkeit als Summe dreier Beitrage zu K = KBE + KEM + KAP ausgedruckt wird, wobei KBE den Beitrag der Phononen bedeutet, die sowohl mit den Kristallgrenzen als auch mit Hohlraumen wechselwirken konnen, KEM der Beitrag der Phononen mit Frequenzen niedriger als die Plateaufrequenz ωpt ist und KAP durch Phononen mit Frequenzen groser als ωpt hervorgerufen wird. Es wird sehr gute Ubereinstimmung zwischen berechneten und experimentellen Werten der thermischen Gitterleitfahigkeit von Borsilikatglas im Temperaturbereich 0,04 bis 1,5 K gefunden. Ebenfalls wird gefunden, das bei tiefen Temperaturen die thermische Gitterleitfahigkeit nichtkristalliner Materialien hauptsachlich vom Beitrag KEM verursacht wird, in dem die Streuung von Phononen durch Hohlraume eine wesentliche Rolle spielt.

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