隨著納米科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展,材料的散熱問(wèn)題成為限制納米器件尺寸進(jìn)一步縮小的主要制約,而新型二維材料的興起,由于其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能引起了人們的廣泛關(guān)注。本文基于分子動(dòng)力學(xué)方法研究了石墨烯、硅烯納米帶在摻雜、應(yīng)變作用下的熱導(dǎo)率變化,并通過(guò)計(jì)算聲子態(tài)密度分析熱導(dǎo)率變化的機(jī)制。主要內(nèi)容包括:1、模擬研究了鋸齒型硅烯納米帶、扶手椅型硅烯納米帶的熱導(dǎo)率隨長(zhǎng)度變化情況,模擬結(jié)果表明,隨著硅烯納米帶長(zhǎng)度的增加,硅烯納米帶的熱導(dǎo)率逐漸增大至某一平臺(tái)值附近波動(dòng),鋸齒型、扶手椅型硅烯納米帶熱導(dǎo)率的平臺(tái)值分別為35 W/m K和32 W/m K。在相同的長(zhǎng)度下,鋸齒型硅烯納米帶的熱導(dǎo)率總是高于扶手椅型硅烯納米帶的熱導(dǎo)率,結(jié)果表明硅烯納米帶的熱導(dǎo)率具有明顯的尺寸效應(yīng)和手性效應(yīng)。2、模擬研究同位素?fù)诫s效應(yīng)對(duì)于硅烯納米帶熱導(dǎo)率的影響。首先模擬不同濃度下隨機(jī)摻雜30Si對(duì)于硅烯納米帶熱導(dǎo)率的影響,模擬結(jié)果表明,隨著摻雜同位素原子的濃度逐漸增加,其熱導(dǎo)率的變化趨勢(shì)為先減小再增加,整體呈現(xiàn)U型變化曲線。通過(guò)平均場(chǎng)理論進(jìn)行數(shù)值擬合,得到和分子動(dòng)力學(xué)模擬相同的變化趨勢(shì)。隨后,模擬超晶格摻雜對(duì)硅烯納米帶熱導(dǎo)率的影響,結(jié)果表明,... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)石墨烯的示意圖；(b)硅烯的示意圖

圖 1-2 石墨烯組成的同素異形體Figure 1-2 Allotrope of graphene石墨烯、硅烯熱輸運(yùn)性質(zhì)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展（ Reseus and progress of the thermal transport propertihene and Silicene）墨烯、硅烯具有種種優(yōu)越的性質(zhì)，極高、極低的熱導(dǎo)率都具有很大的所以其熱學(xué)性能研究正逐漸成為研究學(xué)者們關(guān)注的一個(gè)重要方面�，F(xiàn)烯、硅烯的熱導(dǎo)率研究主要采取實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、理論計(jì)算三個(gè)方烯、硅烯都屬于平面二維材料，現(xiàn)階段在實(shí)驗(yàn)測(cè)量還面臨著較多的法精確的保持恒溫、恒壓等條件，所以實(shí)驗(yàn)測(cè)試二維平面材料的熱導(dǎo)不夠完善，所以現(xiàn)在對(duì)石墨烯、硅烯熱導(dǎo)率的研究主要以數(shù)值模擬和主。于石墨烯制備質(zhì)量參差不齊，制備的石墨烯形貌，結(jié)構(gòu)的差異較大

2 分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算熱導(dǎo)率簡(jiǎn)介為 0 時(shí)刻和 t 時(shí)刻下的熱流。利用計(jì)算機(jī)模擬，統(tǒng)計(jì)體系中熱流自相關(guān)函數(shù)，當(dāng)熱流自相關(guān)函數(shù)達(dá)到收斂值時(shí)，對(duì)熱流自相關(guān)做快速傅里葉變換，從而可以通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算材料的熱導(dǎo)率。圖 2-1 表示的是多次統(tǒng)計(jì)平均下的熱導(dǎo)率隨著時(shí)間的變化曲線，其中藍(lán)色粗實(shí)線（L 線）表示的是多次模擬結(jié)果（G-K 線）的統(tǒng)計(jì)平均，可以發(fā)現(xiàn)，平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算體系的熱導(dǎo)率，需要較長(zhǎng)的收斂時(shí)間達(dá)到平衡態(tài)，需多次平均才可以得到體系的熱導(dǎo)率的值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Spin-valley Hall conductivity of doped ferromagnetic silicene under strain[J]. Bahram Shirzadi,Mohsen Yarmohammadi.  Chinese Physics B. 2017(01)
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[3]Fabrication and properties of silicene and silicene–graphene layered structures on Ir（111）[J]. 孟蕾,王業(yè)亮,張理智,杜世萱,高鴻鈞.  Chinese Physics B. 2015(08)



本文編號(hào)：3578458