基于分子動力學的超晶格熱傳導性能分析.pdf

1、由于半導體器件越來越向微型化發(fā)展，其功率也越來越高以至于產生更多的熱量，同時，超晶格、納米線等低維材料和一些先進的實驗器材如原子力顯微鏡等的出現(xiàn)，使得微尺度熱傳導再一次成為國內外學者的研究熱點。本文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。在此基礎上，以非平衡態(tài)分子動力學為研究方法，以超晶格薄膜模型為對象，研究了超晶格結構在法向平面和切向平面上聲子傳輸?shù)奶攸c和熱量傳導的性能

2、。討論了交替層的周期長度、界面耦合強度、粒子質量比、晶格匹配程度等對導熱系數(shù)的影響。 模擬結果顯示，超晶格的法向導熱系數(shù)和切向導熱系數(shù)都隨著一種材料質量的增大而呈下降的趨勢，但是切向熱傳導時，兩種材料之間的相互影響并不大。這都是由于隨著原子質量差異的增大，能量的界面反射系數(shù)將會增加。 隨著一種材料的勢阱常數(shù)的增大超晶格的兩個方向上的導熱系數(shù)皆呈上升的趨勢。并且由其切向導熱系數(shù)的趨勢可知，勢阱常數(shù)的改變則兩種材料的導熱性能

3、會相互產生影響，這是由于粒子質量相同，能量的界面反射作用不強。 當兩種材料的晶格常數(shù)差異較大時，在界面處將發(fā)生晶格錯位。缺陷提供了較大的熱阻，因此，結構的法向導熱系數(shù)隨著周期長度增大而增大。切向導熱系數(shù)降低的原因是由于晶格失配平行于切向，而熱量在法向上散失的更多。 能量反射系數(shù)取決于界面的耦合強度，較高的耦合強度可以使聲子更容易穿越界面，所以不論是法向還是切向的導熱系數(shù)都會變大。但是，如果兩種材料具有較大的聲學失配時，界