低維納米材料因量子限域效應(yīng)具有眾多令人矚目的優(yōu)異性能。其中,單層的二維材料不僅利于化學(xué)修飾和電子傳遞,而且具有柔性和透明度高的特點,有望在下一代微納電子器件中發(fā)揮重要作用,是目前國際材料科學(xué)研究的前沿焦點。納米尺度的熱調(diào)控是這些器件設(shè)計中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),高的熱導(dǎo)率和低的界面熱阻有助于解決微納器件的散熱難題。本文選取了二維材料家族的典型代表石墨烯和六方氮化硼作為研究對象,對其本征的導(dǎo)熱性能以及由其所構(gòu)成的多種納米尺度界面的熱性能進(jìn)行了深入的理論計算和實驗測試研究。為了確保理論計算的方法及其模型選取的合理性,以及計算程序的適用性和可靠性,對已有諸多文獻(xiàn)報道的石墨烯、六方氮化硼、碳納米管和氮化硼納米管本征材料的熱導(dǎo)率進(jìn)行了計算驗證。對于寬度為2.5 nm的扶手椅型石墨烯和氮化硼納米帶以及（10,0）碳納米管和氮化硼納米管,當(dāng)其長度無窮大時的室溫?zé)釋?dǎo)率分別為1316 Wm-1K-1、526 Wm-1K-1、901 Wm-1K-1和369 Wm-1K-1;在溫度范圍為100-1200 K,由于聲子間散射的加劇熱導(dǎo)率隨著溫度的升高而減小,并且在低溫時,氮化硼納米結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率高于與之對應(yīng)的碳結(jié)構(gòu),而... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同二維納米材料形成的（ａ）范德華和（ｂ）平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．１?（ａ）?ＶｄＷ?ａｎｄ?（ｂ）?ｉｎ－ｐｌａｎｅ?ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｆｏｒｍｅｄ?ｂｙ?ｖａｒｉｏｕｓ?２Ｄ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ??

圖１．２碳納米管場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖［６１］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａ?ＣＮＴ?ＦＥＴ??例如，如圖１．２所示，北京大學(xué)邱晨光課題組［６１］制備出的５?ｎｍ柵長的高性能碳納??米管晶體管，采用了石墨烯作為該晶體管的源漏接觸，不僅提高了器件的運行速度，降??低了工作電壓，還有效地抑制了短溝道效應(yīng)。研宄表明，該器件開關(guān)轉(zhuǎn)換僅有約１個電??－２?－??

過ＭＥＭＳ工藝制備用于懸空和測試低維材料的微型器件，該微器件由兩個相鄰的懸空??島狀結(jié)構(gòu)組成，島狀結(jié)構(gòu)分別用低應(yīng)力的８丨！＾基體支撐，在每個島上都加工有鉑金膜??的螺旋結(jié)構(gòu)，分別用作加熱器和溫度傳感器，微器件的加工過程如圖１．８所示。??（ａ）?轉(zhuǎn)？?《ｂ）?（ｃ）??ＳｉＮｘ、?＇Ｊ?Ｐｔ／Ｃｒ＾；?．?；?｜?Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔｓ??／?ｗ：ｊｖ／?＾Ａ＃｜／??（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）??圖１．８用于熱橋法實驗測量的微器件的制造工藝［７５］??Ｆｉｇ．?１．８?Ｔｈｅ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ?ｂｙ??ｔｈｅｒｍａｌ?ｂｒｉｄｇｅ?ｍｅｔｈｏｄ??－ｌｉ?－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Heat transport in low-dimensional materials: A review and perspective[J]. Zhiping Xu.  Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(03)
[2]關(guān)于微尺度理論[J]. 唐禎安,王立鼎.  光學(xué)精密工程. 2001(06)



本文編號：2926958