Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 5 (Май 2021), c. 446-453    ( к оглавлению , назад )

Debye model for the surface phonons

Yu. M. Poluektov

National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology” Kharkov 61108, Ukraine
E-mail: yuripoluektov@kipt.kharkov.ua

Received December 22, 2020, revised February 3, 2021, published online March 26, 2021

Abstract

A quantum description of the surface waves in an isotropic elastic body without the use of the semiclassical quantization is proposed. The problem about the surface waves is formulated in the Lagrangian and Hamiltonian representations. Within the framework of the generalized Debye model, the contribution of the surface phonons (“rayleighons”) to thermodynamic functions is calculated. It is emphasized that the role of the surface phonons can be significant and even decisive in low-dimensional systems, granular and porous media, and that their contribution to the total heat capacity increases with decreasing temperature.

Анотація

Запропоновано квантовий опис поверхневих хвиль в ізотропному пружному тілі без використання квазікласичного квантування. Задачу про поверхневі хвилі сформульовано у лагранжевому та гамільтоновомууявленнях. У рамках узагальненої моделі Дебая обчислено внесок поверхневих фононів «релейонів» у термодинамічні функції. Підкреслено, що роль поверхневих фононів може бути істотною та навіть визначальною в низьковимірних системах, гранульованих і пористих середовищах, причому їхній внесок у загальну теплоємність зростає зі зменшенням температури.

Key words: Rayleigh surface waves, phonon, Debye model, entropy, heat capacity.