氧化鋅薄膜作為一種性能優(yōu)異的寬禁帶半導體材料,在光電、壓電、氣敏、熱電、鐵磁等諸多領域都受到廣泛關注。隨著半導體器件和微機電系統(tǒng)的特征尺寸逐漸減小,其熱物性的微尺度效應也越來越顯著。氧化鋅薄膜作為器件和微機電系統(tǒng)的核心材料,其熱導率能直接影響器件和系統(tǒng)的主要性能,是關乎器件和系統(tǒng)熱設計及熱管理的重要物理參數(shù)。因此開展對氧化鋅納米薄膜材料熱導率的研究工作是十分必要且具有現(xiàn)實意義的。分子動力學方法是研究納米薄膜熱導率的有效途徑。本文通過非平衡態(tài)分子動力學方法,采用微正則系綜以及Buckingham勢函數(shù),研究了纖鋅礦結構氧化鋅納米薄膜的熱導率。研究結果表明:（1）室溫下厚度約為30～46nm的氧化鋅薄膜材料的熱導率要比其體材料的熱導率低兩個數(shù)量級。隨著膜厚的增加,熱導率呈現(xiàn)接近線性的增加趨勢,表現(xiàn)出顯著的尺寸效應,與文獻中實驗測試結果的變化趨勢相吻合。（2）對于膜厚約為37nm的氧化鋅薄膜,計算了其在溫度范圍為100～500K內(nèi)的熱導率,發(fā)現(xiàn)薄膜熱導率隨溫度地升高而減小,呈現(xiàn)出明顯的溫度依賴性。并把模擬結果與現(xiàn)有文獻中的測試結果及塊體氧化鋅的熱導率做了比較。（3）對存在氧原子空位缺陷的纖鋅... 

【文章來源】：遼寧師范大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１氧化鋅的晶體結構⑷巖鹽結構Ｕｂ）閃持礦結構；（ｃ）纖鑄礦結構??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｚｍｃ?ｏｘｉｄｅ?（ａ）Ｒｏｃｋ?ｓａｌｔ；?（ｂ）Ｚｉｎｅ?Ｂｌｅｎｄｅｊ?（ｃ）Ｗｕｒｔｚ］ｔｅ??

乙?＞?Ｚ?１１１１?１１１１＾?１１１??圖２．２非平衡熱輸運過程［６６］??Ｆｉｇ．?２．２?Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ??在系統(tǒng)的Ｘ、Ｙ、Ｚ三個方向上分別施加周期性邊界條件，將整個模擬系統(tǒng)沿著Ｚ??方向進行分層，總層數(shù)為Ｎ，保證每層中包含的原子數(shù)近似相等，在Ｚ方向上的１／４和??３／４處選定相等層數(shù)的粒子作為高溫控制層和低溫控制層，并控制兩個溫度區(qū)域保持固??定的溫差，選擇控溫層時需滿足兩個控溫層中點間的距離近似于模擬體系厚度的一半。??利用非平衡分子動力學方法計算材料的熱導率，主要有以下三種常見的方法：加減??能量法、固定溫度法以及速度交換法，下面將會分別對這三種ＮＥＭＤ方法進行詳細的??介紹。??（１）加減能量法，最早由魏志勇［６７］在２０１０年提出。該方法的基本流程是選定系統(tǒng)??里部分原子作為熱域

圖２．２非平衡熱輸運過程［６６］??Ｆｉ．?２．２?Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｏｒｔｒｏｃｅｓｓ??

【參考文獻】：
期刊論文
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[6]納米薄膜導熱系數(shù)的分子動力學模擬[J]. 馮曉利,李志信,梁新剛,過增元.  科學通報. 2000(19)

博士論文
[1]亞微米薄膜導熱特性的研究[D]. 白素媛.大連理工大學 2010
[2]薄膜熱導率的測試與分子動力學模擬研究[D]. 黃正興.大連理工大學 2007

碩士論文
[1]低維材料熱輸運特性的結構調(diào)控[D]. 王希穩(wěn).揚州大學 2016



本文編號：3329523