Using the scattering-matrix method, we studied ballistic phonon transmission and thermal conductance at low temperatures in a cylindrical quantum wire with bridge contacts. The transmission coefficient exhibited a stepped profile, which became more evident as the bridge radius increased. When the dimensions of the bridge are identical to those of main wires, we observed a quantum platform of the thermal conductance, even in the presence of interface scattering. When the dimensions of the bridge are smaller than those of main wires, however, we could not observe the quantum platform. We also revealed other interesting physical properties, such as universal quantum thermal conductance and resonant transmission. A brief analysis of these results is given.
References
1.
N. B.
Li
, J.
Ren
, L.
Wang
, G.
Zhang
, P.
Hanggi
, and B.
Li
, Rev. Mod. Phys.
84
, 1045
(2012
).2.
N.
Boechler
, G.
Theocharis
, and C.
Daraio
, Nat. Mater.
10
, 665
(2011
).3.
A. A.
Balandin
, Nat. Mater.
10
, 569
(2011
).4.
Y.
Dubi
and M. D.
Ventra
, Rev. Mod. Phys.
83
, 131
(2011
).5.
K.
Saito
and A.
Dhar
, Phys. Rev. Lett.
104
, 040601
(2011
).6.
G.
Pernot
, M.
Stoffel
, I.
Savic
, F.
Pezzoli
, P.
Chen
et al, Nat. Mater.
9
, 491
(2010
).7.
C. W.
Chang
, D.
Okawa
, A.
Majumdar
, and A.
Zettl
, Science
314
, 1121
(2006
).8.
G.
Zhang
and B.
Li
, Nanoscale
2
, 1058
(2010
).9.
D. G.
Cahill
, P. V.
Braun
, G.
Chen
, D. R.
Clarke
, S. H.
Fan
, K. E.
Goodson
, P.
Keblinski
, W. P.
King
, G. D.
Mahan
, A.
Majumdar
, H. J.
Maris
, S. R.
Phillpot
, E.
Pop
, and L.
Shi
, Appl. Phys. Rev.
1
, 011305
(2014
).10.
Y. Y.
Liu
, W. X.
Zhou
, L. M.
Tang
, and K. Q.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
103
, 263118
(2013
).11.
W. X.
Zhou
, K. Q.
Chen
, L. M.
Tang
, and L. J.
Yao
, Phys. Lett. A
377
, 3144
(2013
).12.
L.
Duchemin
and D.
Donadio
, Appl. Phys. Lett.
100
, 223107
(2012
).13.
K. H.
Lin
and A.
Strachan
, Phys. Rev. B
87
, 115302
(2013
).14.
N.
Yang
, X. F.
Xu
, G.
Zhang
, and B.
Li
, AIP Adv.
2
, 041410
(2012
).15.
N.
Mingo
, D. A.
Stewart
, D. A.
Broido
, and D.
Srivastava
, Phys. Rev. B
77
, 033418
(2008
).16.
T.
Yamamoto
, K.
Sasaoka
, and S.
Watanabe
, Phys. Rev. Lett.
106
, 215503
(2011
).17.
H. Q.
Zhu
, Y.
Xu
, B. L.
Gu
, and W. H.
Duan
, New J. Phys.
14
, 013053
(2012
).18.
Z. X.
Xie
, K. Q.
Chen
, and W. H.
Duan
, J. Phys.: Condens. Matter
23
, 315302
(2011
).19.
Z. W.
Tan
, J. S.
Wang
, and C. K.
Gan
, Nano Lett.
11
, 214
(2011
).20.
J.
Zimmermann
, P.
Pavone
, and G.
Cuniberti
, Phys. Rev. B
78
, 045410
(2008
).21.
K.
Satio
, J.
Nakamura
, and A.
Natori
, Phys. Rev. B
76
, 115409
(2007
).22.
J. W.
Jiang
, J. S.
Wang
, and B.
Li
, Phys. Rev. B
79
, 205418
(2009
).23.
M.
Morooka
, T.
Yamamoto
, and K.
Watanabe
, Phys. Rev. B
77
, 033412
(2008
).24.
N.
Yang
, G.
Zhang
, and B.
Li
, Appl. Phys. Lett.
95
, 033107
(2009
).25.
Y.
Xu
, X. B.
Chen
, J. S.
Wang
, B. L.
Gu
, and W. H.
Duan
, Phys. Rev. B
81
, 195425
(2010
).26.
E.
Munoz
, J. X.
Lu
, and B. I.
Yakobson
, Nano Lett.
10
, 1652
(2010
).27.
L. G. C.
Rego
and G.
Kirczenow
, Phys. Rev. Lett.
81
, 232
(1998
).28.
X. F.
Peng
, K. Q.
Chen
, Q.
Wan
, B. S.
Zou
, and W. H.
Duan
, Phys. Rev. B
81
, 195317
(2010
).29.
T.
Yamamoto
and K.
Watanabe
, Phys. Rev. Lett.
96
, 255503
(2006
).30.
K.
Schwab
, E. A.
Henriksen
, J. M.
Worlock
, and M. L.
Roultes
, Nature
404
, 974
(2000
).31.
K. Q.
Chen
, W. X.
Li
, W. H.
Duan
, Z.
Shuai
, and B. L.
Gu
, Phys. Rev. B
72
, 045422
(2005
).32.
H. Q.
Huang
, Y.
Xu
, X. L.
Xiao
, J.
Wu
, and W. H.
Duan
, Phys. Rev. B
87
, 205415
(2013
).33.
S. H.
Tan
, L. M.
Tang
, Z. X.
Xie
, C. N.
Pan
, and K. Q.
Chen
, Carbon
65
, 181
(2013
).34.
Z. G.
Shao
, B. Q.
Ai
, and W. R.
Zhong
, Appl. Phys. Lett.
104
, 013106
(2014
).35.
J. W.
Jiang
, B. S.
Wang
, and J. S.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
98
, 113114
(2011
).36.
Q. X.
Pei
, Y. W.
Zhang
, Z. D.
Sha
, and V. B.
Shenoy
, J. Appl. Phys.
114
, 033526
(2013
).37.
G. B.
Akguc
and J. B.
Gong
, Phys. Rev. B
80
, 195408
(2009
).38.
B.
Gotsmann
and M. A.
Lantz
, Nature
12
, 59
(2013
).39.
L. M.
Tang
, L. L.
Wang
, K. Q.
Chen
, W. Q.
Huang
, and B. S.
Zou
, Appl. Phys. Lett.
88
, 163505
(2006
).40.
X. F.
Peng
, K. Q.
Chen
, and B. S.
Zou
, Appl. Phys. Lett.
90
, 193502
(2007
).41.
P.
Yang
, Q. F.
Sun
, H.
Gong
, and B.
Hu
, Phys. Rev. B
75
, 235319
(2007
).42.
Z. X.
Xie
, L. M.
Tang
, C. N.
Pan
, K. M.
Li
, K. Q.
Chen
, and W. H.
Duan
, Appl. Phys. Lett.
100
, 073105
(2012
).43.
P.
Martin
, Z.
Aksamija
, E.
Pop
, and U.
Ravaioli
, Phys. Rev. Lett.
102
, 125503
(2009
).44.
J. H.
Oh
, M.
Shin
, and M. G.
Jang
, J. Appl. Phys.
111
, 044304
(2012
).45.
W. Q.
Huang
, K. Q.
Chen
, Z.
Shuai
, L. L.
Wang
, W. Y.
Hu
, and B. S.
Zou
, J. Appl. Phys.
98
, 093524
(2005
).46.
F.
Xie
, K. Q.
Chen
, Y. G.
Yang
, and Y.
Zhang
, J. Appl. Phys.
103
, 084501
(2008
).47.
T.
Tighe
, J.
Worlock
, and M.
Roukes
, Appl. Phys. Lett.
70
, 2687
(1997
).48.
M. C.
Cross
and R.
Lifshitz
, Phys. Rev. B
64
, 085324
(2001
).49.
W. X.
Li
, K. Q.
Chen
, W. H.
Duan
, J.
Wu
, and B. L.
Gu
, J. Phys. D: Appl. Phys.
36
, 3027
(2003
).50.
O.
Madelung
, Semiconductors: Group IV Elements and III-V Compounds
(Springer
, Berlin
, 1982
).51.
L.
Zhang
, P.
Brusheim
, and H. Q.
Xu
, Phys. Rev. B
72
, 045347
(2005
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
