發(fā)布時間：2018-06-16 15:41

  本文選題：二硫化鉬 + 導熱系數�。� 參考：《東南大學》2015年碩士論文

【摘要】：二硫化鉬具有非常優(yōu)異的物理特性,最近幾年成為人們關注的焦點。二硫化鉬在微電子器件,光電器件和生物醫(yī)學領域具有重要的應用,然而這些應用都涉及到溫度的管理和控制問題。因此,研究二硫化鉬的熱輸運特性非常重要。本文采用分子動力學方法研究不同結構的二硫化鉬薄膜導熱系數及聲子的傳輸特性。使用非平衡態(tài)分子動力學方法計算了單層二硫化鉬面向導熱系數。研究表明單層二硫化鉬導熱系數的大小受溫度和長度的影響。隨著模擬溫度的升高,二硫化鉬的導熱系數逐漸降低。隨著長度的增大,二硫化鉬導熱系數增大的速度先快后慢。長度為1.2μm時,二硫化鉬的導熱系數為104.7 W/mK。通過Fredholm積分方程,本文構造了二硫化鉬面向導熱系數對聲子平均自由程的累積函數。研究發(fā)現自由程大于1μm的聲子貢獻了31.0%的導熱系數。本文還討論了同位素摻雜對單層二硫化鉬導熱系數的影響。研究表明,二硫化鉬導熱系數隨著摻雜濃度的增大而減小,并在摻雜濃度為50%時達到最小值。使用非平衡態(tài)分子動力學方法分別計算了多層二硫化鉬面向和法向導熱系數。研究表明層數和邊界條件對面向導熱系數沒有明顯的影響,但是面向導熱系數隨著層間耦合強度的增大而逐漸減小。厚度、溫度和應變能夠影響多層二硫化鉬法向導熱系數。當厚度小于聲子平均自由程時,導熱系數隨著厚度的增大而增大；當厚度遠大于聲子平均自由程時,導熱系數趨向于收斂。通過計算導熱系數的累積函數,發(fā)現自由程小于40nn的聲子貢獻了90%法向導熱系數。通過計算室溫下二硫化鉬聲子態(tài)密度,發(fā)現沿X和Y軸方向的聲子態(tài)密度幾乎相同,Z軸上Mo原子和S原子具有較低的聲子截斷頻率。聲子態(tài)密度的不匹配和較低的聲子截斷頻率降低了二硫化鉬的法向導熱系數和聲子平均自由程。通過施加層間應變,發(fā)現應變能夠調控二硫化鉬的層問界面熱阻。
[Abstract]:Molybdenum disulfide has excellent physical properties and has become the focus of attention in recent years. Molybdenum disulfide has important applications in the fields of microelectronic devices, optoelectronic devices and biomedicine. However, these applications are related to the management and control of temperature. Therefore, it is very important to study the thermal transport properties of molybdenum disulfide. The thermal conductivity and phonon transport characteristics of molybdenum disulfide thin films with different structures are studied by molecular dynamics method. The thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide was calculated by using the nonequilibrium molecular dynamics method. The results show that the thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide is affected by temperature and length. With the increase of simulated temperature, the thermal conductivity of molybdenum disulfide decreases gradually. With the increase of length, the increase of thermal conductivity of molybdenum disulfide is first fast and then slow. When the length is 1.2 渭 m, the thermal conductivity of molybdenum disulfide is 104.7 W / mK. Based on Fredholm integral equation, a cumulative function of the thermal conductivity of molybdenum disulfide on the phonon mean free path is constructed in this paper. It is found that phonons with free path greater than 1 渭 m contribute 31.0% of the thermal conductivity. The influence of isotopic doping on the thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide is also discussed. The results show that the thermal conductivity of molybdenum disulfide decreases with the increase of doping concentration and reaches the minimum when the doping concentration is 50. In this paper, the non-equilibrium molecular dynamics method is used to calculate the normal thermal conductivity of multilayer molybdenum disulfide. The results show that the number of layers and boundary conditions have no obvious effect on the thermal conductivity, but the heat conductivity decreases with the increase of the interlaminar coupling strength. Thickness, temperature and strain can affect the normal thermal conductivity of multilayer molybdenum disulfide. When the thickness is smaller than the phonon mean free path, the thermal conductivity increases with the increase of the thickness, and when the thickness is much larger than the phonon average free path, the thermal conductivity tends to converge. By calculating the cumulative function of the thermal conductivity, it is found that the phonons with free path less than 40nn contribute 90% of the normal thermal conductivity. By calculating the density of phonon states of molybdenum disulfide at room temperature, it is found that the density of phonon states along the X and Y axes is almost the same as that of Mo and S atoms on the Z axis. The mismatch of phonon density and the lower phonon truncation frequency decrease the normal thermal conductivity and phonon mean free path of molybdenum disulfide. By applying interlaminar strain, it is found that the strain can regulate the interlayer thermal resistance of molybdenum disulfide.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ136.12;TB383.2

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本文編號：2027204