微尺度界面?zhèn)鳠岬哪M和實驗研究.pdf

1、本文利用分子動力學模擬、實驗測量手段并結合理論分析，研究了能量沿著界面和垂直于界面的輸運機理，取得如下研究成果:
　　采用非平衡態(tài)分子動力學模擬方法研究了界面粗糙度對單層和雙層薄膜導熱系數的影響。對于單層薄膜，表面粗糙度的引入可以大大增強聲子在邊界的漫反射，降低薄膜的導熱系數。對于雙層薄膜，范德華界面粗糙度的引入會增強聲子在界面的散射，進而強化了透射聲子在雙層薄膜熱傳導過程中的作用，使雙層薄膜的導熱系數有機會高于單層薄膜的導熱系數

2、。
　　基于分子動力學模擬方法，研究了碳管搭接方式、碳管層數、碳管軸向應力以及碳納米管的空位缺陷和氫化對碳納米管之間接觸熱導的影響。模擬結果顯示碳管的搭接方式、碳管的層數以及碳管的軸向應力對碳管之間的界面熱導有很大影響，特別是碳管之間的搭接方式可以使界面熱導有數十倍的變化。
　　采用非平衡態(tài)分子動力學方法，模擬計算了多層石墨烯之間和硅薄膜之間的界面熱導隨薄膜厚度增長的變化趨勢，比較了兩種薄膜材料接觸的界面熱導尺寸效應。模擬結

3、果顯示，多層石墨烯之間的界面熱導在厚度方向有顯著的尺寸效應，隨著厚度的增大，界面熱導顯著增大，而硅薄膜之間的界面熱導隨著厚度的增大沒有明顯變化。另外，根據聲子輻射理論，采用各向異性的Debye模型，定義了界面熱導尺寸效應強度，并計算了尺寸效應強度隨薄膜厚度增長的變化趨勢。計算結果顯示，各向異性材料的聲子聚焦效應對薄膜間界面熱導的尺寸效應有很大影響。
　　采用時域瞬態(tài)熱反射(time-domain thermoreflectance

4、，TDTR)測量平臺測得了Au/graphene/Au和Au/H-graphene/Au的界面熱導，測量結果顯示，石墨烯作氫化處理后，界面熱導減小為原來的～50％。此外，本文還借助分子動力學模擬方法對實驗結果進行了分析，模擬結果顯示，在聲子傳輸方面，石墨烯的氫化效應導致界面熱導降低的百分比不超過30％。模擬結果和實驗結果的差異表明聲子以外的載流子對Au/graphene/Au界面熱導也有不和忽略的貢獻。在此基礎上本文采用TDTR方法測量