【摘要】：超晶格結(jié)構(gòu)是一種能夠改變材料的能帶結(jié)構(gòu)和其他物理性質(zhì)的新型結(jié)構(gòu),其對材料熱輸運(yùn)性質(zhì)的調(diào)節(jié)已經(jīng)引起了眾多研究者的研究興趣。當(dāng)前的研究對超晶格中聲子相干效應(yīng)的觀測仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),而碳納米管和金剛石作為兩種熱導(dǎo)率極高的碳基材料,同時(shí)在室溫下又具有較長的聲子平均自由程,這些特征使得它們成為研究聲子相干效應(yīng)的理想材料。因此,本文使用經(jīng)典分子動力學(xué)模擬方法研究了碳納米管超晶格和金剛石超晶格納米線的熱輸運(yùn)性質(zhì)。研究結(jié)果表明,熱流自關(guān)聯(lián)函數(shù)顯示在室溫下碳納米管超晶格中有明顯的聲子相干共振效應(yīng),而分析聲子振動模式參與率發(fā)現(xiàn),相同SW缺陷濃度下碳納米管超晶格的聲子振動模式參與率更高,這是由于碳納米管超晶格中周期分布的SW缺陷導(dǎo)致的聲子相干共振效應(yīng)使一部分聲子能夠隧穿通過SW缺陷。為了研究超晶格結(jié)構(gòu)界面對聲子相干效應(yīng)的影響,我們對比計(jì)算了金剛石超晶格納米線和硅鍺超晶格納米線的熱導(dǎo)率。計(jì)算結(jié)果表明,在周期長度為25 A時(shí),金剛石超晶格納米線和硅鍺超晶格納米線的熱導(dǎo)率隨周期數(shù)有相同的遞增趨勢,在這兩種超晶格的界面處并沒有觀測到聲子局域化效應(yīng),說明界面效應(yīng)沒有破壞相干聲子輸運(yùn)機(jī)制。當(dāng)周期長度為103 A時(shí),金剛石超晶格納米線的熱導(dǎo)率隨周期數(shù)持續(xù)增長,在界面處也沒有觀測到明顯的聲子局域化效應(yīng),相干輸運(yùn)機(jī)制仍然占據(jù)主導(dǎo)地位,但是硅鍺超晶格納米線的熱導(dǎo)率收斂為一個(gè)固定值,并且在界面處觀測到了明顯的聲子局域化效應(yīng),表明界面散射破壞了硅鍺超晶格納米線中的聲子相干輸運(yùn)機(jī)制,非相干輸運(yùn)機(jī)制占據(jù)主導(dǎo)地位。我們的研究有助于人們更好地理解超晶格中的聲子相干效應(yīng),更好地運(yùn)用超晶格來調(diào)控材料的熱導(dǎo)率。
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同時(shí)還具備了極好的熱電性能。所以，探究碳基超晶格材料的熱輸運(yùn)性質(zhì)是逡逑我們當(dāng)前一個(gè)熱門話題。逡逑１．１碳基材料簡介逡逑碳元素作為一種＾■見的元素，，是構(gòu)成各種有機(jī)物乃至生物體的基本元素。由逡逑于碳原子核的最外層只有４個(gè)電子，處于不飽和狀態(tài)，所以碳的化合價(jià)大多數(shù)為逡逑４價(jià)，使得碳原子既難以失去自身的電子，同T又難以完全奪取其他元素的電子，逡逑這就造成碳原子之間以及碳與其他元素之間都是以共價(jià)鍵結(jié)合。碳原子以其專有逡逑的雜化方式（ｓｐ、ｓｐ２、ｓｐ３）和豐富的成鍵方式（單鍵、雙鍵、三鍵）構(gòu)成了豐富多彩逡逑的碳基材料，同時(shí)碳元素也因其豐富的同素異構(gòu)體成為了元素周期表中最獨(dú)特的逡逑一種元素，它可以構(gòu)成零維、一維、二維以及三維四種不同維數(shù)的同素異構(gòu)體［３］。逡逑碳的同素異構(gòu)體組成的碳基材料主要包括：金剛石、石墨、Ｃ６Ｇ、碳納米管、石逡逑墨烯等。圖卜１顯示了部分碳基材料。近年來，隨著研[傉叨蘊(yùn)薊牧涎衃偟牟誨義隙仙釗耄⑾痔薊牧細(xì)鞣矯嫻男閱薌椋�？良好，极大地丰富碳难衬料的）１１捅Mｅ義

本文編號：2621308