本文選題：二硫化鉬 + 導(dǎo)熱系數(shù)��； 參考：《東南大學(xué)》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(guān)注的焦點(diǎn)。二硫化鉬在微電子器件,光電器件和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用,然而這些應(yīng)用都涉及到溫度的管理和控制問(wèn)題。因此,研究二硫化鉬的熱輸運(yùn)特性非常重要。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究不同結(jié)構(gòu)的二硫化鉬薄膜導(dǎo)熱系數(shù)及聲子的傳輸特性。使用非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算了單層二硫化鉬面向?qū)嵯禂?shù)。研究表明單層二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)的大小受溫度和長(zhǎng)度的影響。隨著模擬溫度的升高,二硫化鉬的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸降低。隨著長(zhǎng)度的增大,二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)增大的速度先快后慢。長(zhǎng)度為1.2μm時(shí),二硫化鉬的導(dǎo)熱系數(shù)為104.7 W/mK。通過(guò)Fredholm積分方程,本文構(gòu)造了二硫化鉬面向?qū)嵯禂?shù)對(duì)聲子平均自由程的累積函數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)自由程大于1μm的聲子貢獻(xiàn)了31.0%的導(dǎo)熱系數(shù)。本文還討論了同位素?fù)诫s對(duì)單層二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)的影響。研究表明,二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)隨著摻雜濃度的增大而減小,并在摻雜濃度為50%時(shí)達(dá)到最小值。使用非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)方法分別計(jì)算了多層二硫化鉬面向和法向?qū)嵯禂?shù)。研究表明層數(shù)和邊界條件對(duì)面向?qū)嵯禂?shù)沒有明顯的影響,但是面向?qū)嵯禂?shù)隨著層間耦合強(qiáng)度的增大而逐漸減小。厚度、溫度和應(yīng)變能夠影響多層二硫化鉬法向?qū)嵯禂?shù)。當(dāng)厚度小于聲子平均自由程時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)隨著厚度的增大而增大；當(dāng)厚度遠(yuǎn)大于聲子平均自由程時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)趨向于收斂。通過(guò)計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)的累積函數(shù),發(fā)現(xiàn)自由程小于40nn的聲子貢獻(xiàn)了90%法向?qū)嵯禂?shù)。通過(guò)計(jì)算室溫下二硫化鉬聲子態(tài)密度,發(fā)現(xiàn)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?cái)囝l率。聲子態(tài)密度的不匹配和較低的聲子截?cái)囝l率降低了二硫化鉬的法向?qū)嵯禂?shù)和聲子平均自由程。通過(guò)施加層間應(yīng)變,發(fā)現(xiàn)應(yīng)變能夠調(diào)控二硫化鉬的層問(wèn)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(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ136.12;TB383.2

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本文編號(hào)：2027204