納米薄膜熱物性的理論與實驗研究.pdf

1、厚度為微米、納米量級固體薄膜是集成芯片、量子阱激光器、微機電系統(tǒng)的重要組件.薄膜導熱特性影響著器件和系統(tǒng)的運行性能和可靠性,因此分析固體薄膜的熱傳導性能對于器件的設計和穩(wěn)定運行具有重要意義.該文闡述了材料微型化的進程,結合應用實例介紹了熱電制冷原理,對微尺度傳熱的研究現(xiàn)狀進行了分類和概括.討論了分子動力學模擬方法的基本原理和詳細步驟,對各種分子動力學方法的分類和運用場合進行了說明.在此基礎上,采用平衡態(tài)分子動力學方法模擬熱膨脹和雜質(zhì)對固

2、體氬熱傳導性能的影響.模擬結果顯示,溫度在20~80K之間,考慮熱膨脹時的導熱系數(shù)比晶格常數(shù)固定時的值要低,但隨溫度變化的關系更加接近實驗值時的情況;比較固體氬中不同摻雜時導熱系數(shù)大小,發(fā)現(xiàn)同樣摻雜濃度條件下,摻空穴時材料導熱系數(shù)比摻氪時低,說明摻雜時由于晶格不匹配引起的聲子散射比不同質(zhì)量引起的散射更重要.同時采用公式κ∝T<'-n>對模擬值和實驗值進行了曲線擬合.論文還采用非平衡態(tài)分子動力學方法模擬了超晶格薄膜的熱傳導性能.模擬結果顯