發(fā)布時間：2022-11-05 00:45

　　在微納尺度領(lǐng)域,當(dāng)兩個介質(zhì)之間的間距小于特征波長時,光子隧穿效應(yīng)對輻射貢獻作用顯著,極大地增強兩介質(zhì)之間的近場輻射換熱。因此近場熱輻射在微機電系統(tǒng)或強化換熱等工程應(yīng)用中有重要發(fā)展意義。而石墨烯因為具有獨特的力學(xué)、光學(xué)等物理特性,近年受到多領(lǐng)域研究者的關(guān)注。石墨烯表面等離激元存在太赫茲至中紅外的寬頻譜范圍內(nèi),具備很強的可調(diào)節(jié)特性以及近場區(qū)域耦合增強近場熱輻射的優(yōu)勢。本論文主要研究了石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)在強化近場輻射換熱的應(yīng)用,同時以實驗和工程應(yīng)用為背景,研究了空氣等因素對輻射換熱的影響,以及平行平板之間微納間距的控制方法與制備工藝。首先,從近場熱輻射的表面電磁波以及波動電動力學(xué)等基礎(chǔ)理論出發(fā),對石墨烯-硅復(fù)合結(jié)構(gòu)間以及石墨烯-碳化硅復(fù)合結(jié)構(gòu)間的輻射換熱進行計算,結(jié)果顯示,這兩種結(jié)構(gòu)由于石墨烯表面等離激元的影響,近場輻射換熱相對未覆蓋石墨烯的摻雜硅平板或者碳化硅平板有明顯的提升。同時也對相關(guān)參數(shù)如摻雜硅的摻雜濃度、真空間距以及石墨烯的化學(xué)勢即費米能級進行了分析討論。其次,考慮實驗、工程應(yīng)用背景,從氣體動力學(xué)出發(fā),分析了氣體壓強以及平板間距參數(shù)造成的空氣導(dǎo)熱與輻射熱流比例變化的影響,結(jié)果表明,只有... 

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 近場熱輻射理論研究現(xiàn)狀
    1.3 近場熱輻射實驗研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的近場熱輻射
    2.1 近場熱輻射理論基礎(chǔ)
    2.2 石墨烯簡介
    2.3 石墨烯-硅復(fù)合結(jié)構(gòu)間的近場熱輻射
    2.4 石墨烯-碳化硅復(fù)合結(jié)構(gòu)間的近場熱輻射
    2.5 本章小結(jié)
3 石墨烯及其復(fù)合結(jié)構(gòu)間的近場熱輻射導(dǎo)熱耦合換熱
    3.1 氣體導(dǎo)熱對近場熱輻射的影響
    3.2 支撐柱導(dǎo)熱對近場熱輻射的影響
    3.3 兩種導(dǎo)熱與近場熱輻射的耦合
    3.4 本章小結(jié)
4 微納間距支撐柱制備工藝研究
    4.1 實驗方案設(shè)計
    4.2 PECVD沉積
    4.3 掩膜版設(shè)計
    4.4 光刻實驗
    4.5 干法刻蝕
    4.6 本章小結(jié)
5 全文總結(jié)及展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 后續(xù)工作及展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯對金屬平行平板間近場輻射的調(diào)控[J]. 王傲,宣益民.  工程熱物理學(xué)報. 2016(08)
[2]氧化石墨烯薄膜的制備及其在水處理應(yīng)用中的研究進展[J]. 楊鴻鷹,張文存,高小媛.  應(yīng)用化工. 2016(04)
[3]外延生長碳化硅-石墨烯薄膜的制備及表征研究[J]. 張學(xué)敏,張立國,鈕應(yīng)喜,鞠濤,李哲,范亞明,楊霏,張澤洪,張寶順.  功能材料. 2015(04)
[4]石墨烯摩擦學(xué)及石墨烯基復(fù)合潤滑材料的研究進展[J]. 蒲吉斌,王立平,薛群基.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[5]石墨烯在強激光作用下改性的拉曼研究[J]. 張秋慧,韓敬華,馮國英,徐其興,丁立中,盧曉翔.  物理學(xué)報. 2012(21)
[6]PECVD淀積SiO2薄膜工藝研究[J]. 亢喆,黎威志,袁凱,蔣亞東.  微處理機. 2010(01)
[7]碳納米管熱傳導(dǎo)的分子動力學(xué)模擬研究[J]. 保文星,朱長純.  物理學(xué)報. 2006(07)
[8]微電子工業(yè)中清洗工藝的研究進展[J]. 韓恩山,王煥志,常亮,胡建修.  微電子學(xué). 2006(02)
[9]微納米加工技術(shù)及其應(yīng)用綜述[J]. 崔錚.  物理. 2006(01)
[10]微結(jié)構(gòu)氣體夾層的導(dǎo)熱和輻射比較[J]. 韓茂華,梁新剛.  工程熱物理學(xué)報. 2004(06)

碩士論文
[1]基于石墨烯的多表面耦合的近場熱輻射研究[D]. 周婷.南昌大學(xué) 2018
[2]鎢與摻雜硅平板間的近場輻射換熱研究[D]. 吳昊.華中科技大學(xué) 2015
[3]InP基MZI-SOA光開關(guān)的實驗方案研究[D]. 鄭海波.華中科技大學(xué) 2012
[4]石墨烯材料制備及其場發(fā)射研究[D]. 汪愷.華東師范大學(xué) 2011



本文編號：3701607