二硫化鉬薄膜導(dǎo)熱系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、二硫化鉬具有非常優(yōu)異的物理特性，最近幾年成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。二硫化鉬在微電子器件，光電器件和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用，然而這些應(yīng)用都涉及到溫度的管理和控制問(wèn)題。因此，研究二硫化鉬的熱輸運(yùn)特性非常重要。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究不同結(jié)構(gòu)的二硫化鉬薄膜導(dǎo)熱系數(shù)及聲子的傳輸特性。
　　使用非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算了單層二硫化鉬面向?qū)嵯禂?shù)。研究表明單層二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)的大小受溫度和長(zhǎng)度的影響。隨著模擬溫度的升高，二硫化鉬的導(dǎo)熱系數(shù)逐

2、漸降低。隨著長(zhǎng)度的增大，二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)增大的速度先快后慢。長(zhǎng)度為1.2μm時(shí)，二硫化鉬的導(dǎo)熱系數(shù)為104.7 W/mK。通過(guò)Fredholm積分方程，本文構(gòu)造了二硫化鉬面向?qū)嵯禂?shù)對(duì)聲子平均自由程的累積函數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)自由程大于1μm的聲子貢獻(xiàn)了31.0％的導(dǎo)熱系數(shù)。本文還討論了同位素?fù)诫s對(duì)單層二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)的影響。研究表明，二硫化鉬導(dǎo)熱系數(shù)隨著摻雜濃度的增大而減小，并在摻雜濃度為50％時(shí)達(dá)到最小值。
　　使用非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)

3、方法分別計(jì)算了多層二硫化鉬面向和法向?qū)嵯禂?shù)。研究表明層數(shù)和邊界條件對(duì)面向?qū)嵯禂?shù)沒(méi)有明顯的影響，但是面向?qū)嵯禂?shù)隨著層間耦合強(qiáng)度的增大而逐漸減小。厚度、溫度和應(yīng)變能夠影響多層二硫化鋁法向?qū)嵯禂?shù)。當(dāng)厚度小于聲子平均自由程時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)隨著厚度的增大而增大;當(dāng)厚度遠(yuǎn)大于聲子平均自由程時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)趨向于收斂。通過(guò)計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)的累積函數(shù)，發(fā)現(xiàn)自由程小于40 nm的聲子貢獻(xiàn)了90％法向?qū)嵯禂?shù)。通過(guò)計(jì)算室溫下二硫化鉬聲子態(tài)密度，發(fā)現(xiàn)沿X和Y軸方