Pada dasarnya, phonon dapat menyebar melalui beberapa mekanisme sebagai mereka bergerak melalui material. Mekanisme-mekanisme scattering tersebut meliputi Umklapp phonon-phonon scattering, phonon-impurity scattering, phonon-electron scattering, dan phonon-boundary scattering. Masing-masing mekanisme scattering dapat dikarakteristik dengan laju relaksasi 1/τ, yang adalah kebalikan dari waktu relaksasi.

Semua proses scattering dapat diakui menggunakan aturan Matthiessen. Kemudian, waktu relaksasi yang digabung dapat ditulis sebagai:

τ = (τUmklapp + τmass-difference + τboundary + τphonon-electron)^-1

Parameter-parameter tersebut adalah akibat Umklapp scattering, mass-difference impurity scattering, boundary scattering, dan phonon-electron scattering, masing-masing.

Scattering Phonon-Phonon

Pada scattering phonon-phonon, efek normal processes (proses yang Konservatif vektor gelombang fonon – N process) diabaikan dalam favorit Umklapp processes (U process). Karena normal processes berubah linear dengan dan umklapp processes berubah dengan 1/ω, scattering Umklapp mendominasi pada frekuensi tinggi.

τUmklapp dapat ditulis sebagai:

τUmklapp = (G / μ) * V0 * ω^-1

Dimana G adalah parameter anharmonik Gruneisen, μ adalah modulus geser, V0 adalah volume per atom, dan ω adalah frekuensi Debye.

Scattering Tiga-Fonon dan Empat-Fonon

Transportasi panas dalam solid non-logam biasanya dianggap dipengaruhi oleh proses scattering tiga-fonon. Studi-studi recent telah menunjukkan bahwa proses scattering empat-fonon dapat sangat penting untuk hampir semua material pada suhu tinggi dan beberapa material pada suhu ruang. Hasil eksperimen yang dikonfirmasi melalui penelitian ini.

Scattering Mass-Difference

Scattering mass-difference impurity dapat ditulis sebagai:

τmass-difference = (m / m0) * ω^-1

Dimana m adalah massa impurity dan m0 adalah massa atomik.

Scattering Boundary

Scattering boundary dapat ditulis sebagai:

τboundary = (S / L) * ω^-1

Dimana S adalah luas permukaan dan L adalah panjang sample.

Scattering Phonon-Electron

Scattering phonon-electron dapat ditulis sebagai:

τphonon-electron = (e / m0) * ω^-1

Dimana e adalah massa elektron dan m0 adalah massa atomik.

Dalam penelitian ini, kita akan melihat bagaimana scattering phonon-electron berpengaruh pada transportasi panas dalam solid non-logam.