【摘要】：當(dāng)今世界面臨著環(huán)境污染、能源危機(jī),尋找新型的環(huán)保能源迫在眉睫。熱電材料是很重要的能量轉(zhuǎn)換材料。熱電優(yōu)值是評價熱電性能的重要指標(biāo),高的熱電優(yōu)值決定了材料優(yōu)異的熱電性能。降低材料的熱導(dǎo)率是提高熱電性能的有效手段。硅具有價格低廉,制備工藝成熟的優(yōu)點,在半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛,所以硅可能成為一種具有廣泛應(yīng)用前景的熱電材料。由于體硅具有較高的熱導(dǎo)率和很低的熱電優(yōu)值,體硅材料的熱電性能很低,但是經(jīng)過納米化之后,硅的熱導(dǎo)率顯著降低。因此硅納米線成為了一種受關(guān)注的熱電材料。納米線的尺寸(長度和直徑)對聲子熱輸運有顯著影響,是調(diào)控?zé)釋?dǎo)率的有效手段,具有重要的研究意義。本文引入方向相關(guān)的聲子-邊界散射,通過求解弛豫時間近似下的聲子玻爾茲曼輸運方程,研究純硅納米線以及硅鍺納米線熱導(dǎo)率的尺寸效應(yīng)。研究表明,聲子邊界散射機(jī)制對納米線熱導(dǎo)率的尺寸效應(yīng)有關(guān)鍵性的影響,隨著鏡面因子的增加,納米線熱導(dǎo)率的長度效應(yīng)增強(qiáng),而熱導(dǎo)率的直徑效應(yīng)減弱。與純硅納米線相比,硅鍺納米線的熱導(dǎo)率具有更強(qiáng)的長度效應(yīng)和更弱的直徑效應(yīng)。這是由于合金散射,硅鍺納米線中的高頻聲子對熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)被嚴(yán)重抑制,低頻聲子對熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)很大,而低頻聲子自由程很長,與邊界散射的鏡面因子接近于1,具有彈道輸運的性質(zhì)。本文的研究,在理論方面對理解低維材料的聲子輸運提供了幫助,在應(yīng)用方面對聲子工程調(diào)控納米線的熱導(dǎo)率提供了依據(jù)。
[Abstract]:......
【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】：TB383.1

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本文編號：2488915