氮化鎵（GaN）作為新型半導(dǎo)體材料的典型代表,由于具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì),在光電器件和微電子器件領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,因而成為近年來半導(dǎo)體材料研究的熱點。然而,以往針對納米結(jié)構(gòu)材料的研究大多集中在尺寸效應(yīng)、量子限域效應(yīng)、表面/界面散射效應(yīng)以及應(yīng)力場分別對納米結(jié)構(gòu)聲子特性和熱學(xué)性能的影響,卻鮮有涉及表面/界面耦合效應(yīng)的問題,如量子限域與表面/界面散射耦合效應(yīng),或表面/界面散射與預(yù)應(yīng)力耦合效應(yīng),或量子限域與表面電荷耦合效應(yīng)共同作用對納米結(jié)構(gòu)聲子特性和熱學(xué)性能的影響。本文以單層GaN納米薄膜為對象,基于彈性連續(xù)模型和玻爾茲曼輸運方程,分別定量研究了上述三種耦合效應(yīng)對GaN納米薄膜聲子特性和熱學(xué)性能的影響。首先,在傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)框架下,簡述了量子限域納米材料聲子的連續(xù)彈性理論,采用有限元差分法得到了納米薄膜聲子色散關(guān)系、聲子平均群速度和聲子態(tài)密度的表達(dá)式;同時,基于玻爾茲曼輸運方程考慮表面/界面散射效應(yīng),建立了聲子熱流沿橫向流動的聲子輸運模型。然后,通過數(shù)值計算定量給出了在量子限域效應(yīng)與表面/界面散射效應(yīng)共同作用下的聲子熱導(dǎo)率。研究結(jié)果表明:相對于僅考慮量子限域效應(yīng)的情形,同時考慮表面/界面... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 納米材料研究概述
        1.1.2 納米材料的應(yīng)用與展望
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 半導(dǎo)體納米材料簡述
        1.2.2 半導(dǎo)體納米材料的熱導(dǎo)率
    1.3 存在的問題和本文主要工作
第二章 表面界面效應(yīng)對量子限域GaN納米薄膜熱學(xué)性能的影響
    2.1 量子限域納米材料聲子的連續(xù)彈性理論概述
        2.1.1 納米薄膜聲學(xué)聲子特性的連續(xù)彈性理論
        2.1.2 量子限域納米薄膜的聲子色散關(guān)系
        2.1.3 數(shù)值結(jié)果及討論
    2.2 聲子熱導(dǎo)率的量子限域與表面界面散射耦合效應(yīng)
        2.2.1 橫向聲子玻爾茲曼輸運方程
        2.2.2 量子限域與表面界面散射耦合的聲子熱導(dǎo)率
        2.2.3 聲子弛豫時間
        2.2.4 數(shù)值結(jié)果及討論
    2.3 本章小結(jié)
第三章 應(yīng)力約束GaN納米薄膜熱導(dǎo)率的表面界面散射效應(yīng)
    3.1 氮化鎵納米薄膜聲子的聲彈耦合效應(yīng)
        3.1.1 薄膜聲彈效應(yīng)基本理論
        3.1.2 預(yù)應(yīng)力下納米薄膜聲子色散關(guān)系及弛豫時間
        3.1.3 數(shù)值結(jié)果及討論
    3.2 納米薄膜聲子熱導(dǎo)率的表面界面散射與聲彈耦合效應(yīng)
        3.2.1 平面方向聲子玻爾茲曼輸運方程
        3.2.2 表面界面散射與聲彈耦合的聲子熱導(dǎo)率
        3.2.3 數(shù)值結(jié)果及討論
    3.3 本章小結(jié)
第四章 表面電荷效應(yīng)對納米薄膜聲子特性和熱學(xué)性能的影響
    4.1 表面帶電納米薄膜的等效彈性性能參數(shù)
        4.1.1 表面電荷密度對表面應(yīng)力的影響
        4.1.2 帶電納米薄膜的等效彈性模量
    4.2 納米薄膜聲子特性和聲子熱導(dǎo)率的表面電荷耦合效應(yīng)
        4.2.1 表面帶電納米薄膜的聲子特性和聲子熱導(dǎo)率
        4.2.2 數(shù)值結(jié)果及討論
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]納米結(jié)構(gòu)材料的制備及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 顏婷婷,張登松,施利毅.  上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(04)



本文編號：3423632