發(fā)布時(shí)間：2018-01-18 02:26

  本文關(guān)鍵詞：納米結(jié)構(gòu)的熱輸運(yùn)及熱電性質(zhì)　出處：《湘潭大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 分子動(dòng)力學(xué)方法 格林函數(shù)方法 熱傳導(dǎo) 熱整流 熱電轉(zhuǎn)換

【摘要】：近年來,對低維納米材料熱輸運(yùn)的研究已經(jīng)成為目前凝聚態(tài)物理的前沿課題之一。聲子學(xué)的提出使人們認(rèn)識(shí)到可以像控制電子一樣對聲子的輸運(yùn)進(jìn)行有目的的調(diào)控。同時(shí),能源短缺和環(huán)境問題使具有熱電轉(zhuǎn)換功能的熱電材料的研究日益引起人們的關(guān)注。本文從以下幾個(gè)方面對納米結(jié)構(gòu)的熱輸運(yùn)及其熱電性質(zhì)進(jìn)行研究:(1)采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了氫吸附折疊graphene‘納米被’的結(jié)構(gòu)形變、熱穩(wěn)定性及其熱輸運(yùn)性質(zhì)。研究結(jié)果表明,‘納米被’的形狀及其熱導(dǎo)率都可以通過氫吸附的比例來進(jìn)行調(diào)控。將單個(gè)‘納米被’組合成多重‘納米被’后,它具有比沒有氫吸附的折疊graphene更高的熱穩(wěn)定性,同時(shí)通過結(jié)構(gòu)的調(diào)控可以很好的調(diào)控其熱輸運(yùn)能力。(2)在包括MoS2/Graphene納米結(jié)在內(nèi)的納米功能器件中,熱耗散問題是影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和光電性能的關(guān)鍵問題。采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了多種MoS2/Graphene復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的熱輸運(yùn)性質(zhì)。在這些結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了多樣的、與結(jié)構(gòu)特性相關(guān)的熱輸運(yùn)過程,并且它們的熱導(dǎo)率可以通過層間耦合、環(huán)境溫度以及層間交疊方式進(jìn)行調(diào)控。在室溫下,復(fù)合結(jié)構(gòu)最大的熱導(dǎo)率可以達(dá)到單層MoS2的5倍。我們通過聲子態(tài)密度、溫度的空間分布以及層間熱阻研究了熱傳導(dǎo)輸運(yùn)機(jī)制。(3)采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了硅錐結(jié)構(gòu)中的熱整流現(xiàn)象。結(jié)果表明,整流效率并不是隨著結(jié)構(gòu)不對稱性的增大而增大的。在頂角小于90°的時(shí)候,整流效率隨著角度的增大而增大;但是,當(dāng)頂角大于90°的時(shí)候,整流效率隨著角度的增大而減小。這種轉(zhuǎn)變是由熱輸運(yùn)機(jī)制的變化造成的。在小角度,聲子輸運(yùn)由局域態(tài)主導(dǎo)的,而在大角度的時(shí)候,局域模式消失,導(dǎo)致了整流效率減小。(4)采用格林函數(shù)方法研究了MoS2/WS2復(fù)合納米條帶的熱電性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換效率在復(fù)合條帶中得到了很大的提高。這主要是因?yàn)榻缑鎸�、電輸運(yùn)的不同影響導(dǎo)致的。復(fù)合結(jié)構(gòu)的ZT值在300K下可以達(dá)到2.7,是MoS2的1.8倍、WS2的1.4倍。通過結(jié)構(gòu)周期數(shù)的進(jìn)一步調(diào)節(jié),ZT值在室溫下可以達(dá)到4.1、600K下可以達(dá)到5.6。
[Abstract]:In recent years. The study of thermal transport of low-dimensional nanomaterials has become one of the frontier topics in condensed matter physics. The introduction of phonon makes people realize that the phonon transport can be controlled purposefully just like controlling electrons. . Energy shortage and environmental problems make the study of thermoelectric materials with thermoelectric conversion function more and more concerned. In this paper, the thermal transport and thermoelectric properties of nanostructures are studied from the following aspects: 1). The structural deformation of hydrogen-adsorbed graphene 'nanocrystalline' was studied by molecular dynamics. Thermal stability and thermal transport properties. The results show that the shape and thermal conductivity can be controlled by the proportion of hydrogen adsorption. It has higher thermal stability than folded graphene without hydrogen adsorption. At the same time, the thermal transport ability can be well controlled by the structure regulation.) in the nanofunctional devices, including MoS2/Graphene nanojunctions. The thermal dissipation problem is the key problem affecting the structural stability and optoelectronic properties of MoS2/Graphene nanostructures. The thermal transport properties of various MoS2/Graphene nanostructures are studied by molecular dynamics method. Found a variety of. Thermal transport processes associated with structural properties, and their thermal conductivity can be regulated by interlaminar coupling, ambient temperature, and interlaminar overlap. The maximum thermal conductivity of the composite structure is 5 times that of the monolayer MoS2. We pass through the density of phonon states. The temperature spatial distribution and interlaminar thermal resistance are studied. The mechanism of heat conduction and transport is studied. (3) the phenomenon of thermal rectification in silicon cone structure is studied by molecular dynamics method. The results show that: 1. The rectifying efficiency does not increase with the increase of the structural asymmetry. When the vertex angle is less than 90 擄, the rectifying efficiency increases with the increase of the angle. However, when the vertex angle is greater than 90 擄, the rectifier efficiency decreases with the increase of angle. This change is caused by the change of thermal transport mechanism. At small angle, phonon transport is dominated by local state. At large angles, the local pattern disappears. Reduced rectifier efficiency. 4). The thermoelectric properties of MoS2/WS2 nanostrip were studied by Green's function method. It was found that the thermoelectric conversion efficiency was greatly improved in the composite strip, which was mainly due to the interface heat. The ZT value of composite structure can reach 2.7 at 300K, which is 1.4 times of that of MoS2. The ZT value can reach 4.1 ~ 600K at room temperature and up to 5.6 at room temperature.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 石文;王冬;帥志剛;;有機(jī)材料熱電性質(zhì)的第一性原理計(jì)算[J];科研信息化技術(shù)與應(yīng)用;2012年04期

2 李錫華,王明華,新明正弘;摻雜PbTe晶體的熱電性質(zhì)研究[J];半導(dǎo)體技術(shù);1999年01期

3 王朋喬;謝泉;羅倩;;摻雜β-FeSi_2的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年01期

4 婁本濁;;退火處理對室溫制備Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3薄膜熱電性質(zhì)的影響[J];熱加工工藝;2012年14期

5 張建;秦曉英;李地;辛紅星;宋春軍;;不同元素替代摻雜化合物M_(0.04)Ti_(0.96)S_2(M=Ni,Al,Mg)的熱電性質(zhì)(英文)[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2010年02期

6 蔡元吉,馬承安,蔣永才;金礦床黃鐵礦熱電性質(zhì)形成機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究及其找礦應(yīng)用[J];火山地質(zhì)與礦產(chǎn);1999年03期

7 ;[J];;年期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 潘長寧;低維量子結(jié)構(gòu)中的熱電性質(zhì)及其調(diào)控研究[D];湖南大學(xué);2014年

2 趙龍;半導(dǎo)體功能材料的鐵磁與熱電性質(zhì)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

3 楊敏;基于Ⅴ/Ⅵ族的新型化合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究[D];山東大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 張忠衛(wèi);納米結(jié)構(gòu)的熱輸運(yùn)及熱電性質(zhì)[D];湘潭大學(xué);2015年

2 李奕巒;堿金屬摻雜碲化鉍的電子結(jié)構(gòu)及熱電性質(zhì)[D];北京郵電大學(xué);2015年

3 武成潔;摻雜碲化鉍的電子結(jié)構(gòu)及熱電性質(zhì)[D];北京郵電大學(xué);2014年

4 劉玉;膠體法合成三元銅基納米材料及其熱電性質(zhì)研究[D];安徽大學(xué);2014年

5 王偉;鈣鈦礦型稀土鈷酸鹽的熱電性質(zhì)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 董雯;鐵電超晶格熱電性質(zhì)的研究[D];蘇州大學(xué);2003年

7 司海剛;第一性原理研究InSe納米管和In_4Se_(3-x)單晶的結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和熱電性質(zhì)[D];河南大學(xué);2012年

8 馬春露;CuMO_2體系電子結(jié)構(gòu)和熱電性質(zhì)的第一性原理研究[D];南京大學(xué);2012年

9 石清鋒;第一性原理研究Sr_3GaSb_3、A_3AlSb_3(A=Ca,Sr)和Sr_5Al_2Sb_6的結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和熱電性質(zhì)[D];河南大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1439058