A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
Specific heat of thin phonon cavities at low temperature : Very high values revealed by zeptojoule calorimetry (2022)
Tavakoli, A., Lulla, K. J., Puurtinen, T., Maasilta, I., Collin, E., Saminadayar, L., & Bourgeois, O. (2022). Specific heat of thin phonon cavities at low temperature : Very high values revealed by zeptojoule calorimetry. Physical Review B, 105(22), Article 224313. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.224313
JYU-tekijät tai -toimittajat
Julkaisun tiedot
Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Tavakoli, Adib; Lulla, Kunal J.; Puurtinen, Tuomas; Maasilta, Ilari; Collin, Eddy; Saminadayar, Laurent; Bourgeois, Olivier
Lehti tai sarja: Physical Review B
ISSN: 2469-9950
eISSN: 2469-9969
Julkaisuvuosi: 2022
Ilmestymispäivä: 27.06.2022
Volyymi: 105
Lehden numero: 22
Artikkelinumero: 224313
Kustantaja: American Physical Society (APS)
Julkaisumaa: Yhdysvallat (USA)
Julkaisun kieli: englanti
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.224313
Julkaisun avoin saatavuus: Ei avoin
Julkaisukanavan avoin saatavuus:
Julkaisu on rinnakkaistallennettu (JYX): https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/82599
Julkaisu on rinnakkaistallennettu: https://arxiv.org/abs/2206.07383
Tiivistelmä
The specific heat of phonon cavities is investigated in order to analyze the effect of phonon confinement on thermodynamic properties. The specific heat of freestanding very thin SiN membranes in the low-dimensional limit is measured down to very low temperatures (from 6 K to 50 mK). In the whole temperature range, we measured an excess specific heat orders of magnitude bigger than the typical value observed in amorphous solids. Below 1 K, a crossover in cp to a lower power law is seen, and the value of the specific heat of thinner membranes becomes larger than that of thicker ones demonstrating a significant contribution coming from the surface. We show that this high value of the specific heat cannot be explained by the sole contribution of two-dimensional phonon modes (Lamb waves). The excess specific heat, being thickness dependent, could come from tunneling two-level systems that form in low-density regions of amorphous solids located on the surfaces. We also show that the specific heat is strongly tuned by the internal stress of the membrane by orders of magnitude, giving high values, making low-stress SiN very efficient for energy storage at very low temperature.
YSO-asiasanat: ohutkalvot; nanorakenteet; fononit; termodynamiikka; kalorimetria; kylmäfysiikka
Liittyvät organisaatiot
Hankkeet, joissa julkaisu on tehty
- Lämpöfononiikka: Lämmön pysäyttäminen, tunnelointi ja topologinen lämmönsiirto
- Maasilta, Ilari
- Suomen Akatemia
OKM-raportointi: Kyllä
Raportointivuosi: 2022
JUFO-taso: 2