Low temperature thermal conductivity of zinc oxide

The thermal conductivities of three large single crystals of zinc oxide have been measured, two from 3.5 to 300 K and one from 1.1 to 300 K. Two of the samples were hydrothermally grown and lithium doped, and one sample was vapor grown and undoped. The heat flow was parallel to the c-axis of one lithium-doped crystal and of the vapor grown crystal. These c-axis crystals had room temperature electrical resistivities of 0.4 and 5.0 Ωcm respectively. The heat flow was parallel to the a-axis in the other crystal, which had a room temperature electrical resistivity of approximately 106 Ωem as a result of the lithium doping. A very small anisotropy in the thermal conductivity was measured and is consistent with the results which are predicted from the Steigmeier and Kudman relation. The data were analyzed in terms of the Debye-Callaway model with a relaxation time that included boundary, dislocation, point defect, and Phonon–phonon scattering. Es wurden die Wärmeleitfähigkeiten von drei großen Zinkoxideinkristallen gemessen, zwei von 3,5 bis 300 K und einer von 1,1 bis 300 K. Zwei der Proben waren hydrothermisch gezüchtet und Lithium-dotiert und eine Probe war im Dampf gezüchtet und undotiert. Der Wärmefluß des einen Lithium-dotierten Kristalls und des im Dampf gezüchteten Kristalls war parallel zur c-Achse. Diese c-Achsenkristalle besaßen elektrische Widerstände von 0,4 bwz. 5,0 Ωcm bei Zimmertemperatur. Der Wärmefluß in dem anderen Kristall, der einen elektrischen Widerstand bei Zimmertemperatur von ungefähr 106 Ωcm als Ergebnis der Lithiumdotierung besaß, war parallel zur a-Achse. Eine sehr kleine Anisotropie der thermischen Leitfähigkeit wurde gemessen und stimmt mit den Ergebnissen überein, die aus der Beziehung von Steigmeier und Kudman vorhergesagt werden. Die Ergebnisse wurden mit dem Debye-Callaway-Modell analysiert, mit einer Relaxationszeit, die Grenzen-, Versetzungs-, Punktdefekt- und Phonon–Phononstreuung einschließt.

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