納米薄膜熱物性分子動(dòng)力學(xué)仿真.pdf

1、厚度為微米～納米量級(jí)的薄膜是微電子、光電子、MEMS和正在興起的納米技術(shù)等領(lǐng)域中各微型器件的重要組件。薄膜導(dǎo)熱特性嚴(yán)重影響著器件和系統(tǒng)的運(yùn)行性能和可靠性。探求薄膜的熱導(dǎo)率和熱輸運(yùn)規(guī)律，對(duì)于器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的意義。但對(duì)于厚度為100nm一下的薄膜，熱導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試極端困難。在該尺度下，分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬是有效的研究方法。 本文闡述了材料微型化的進(jìn)程，結(jié)合應(yīng)用實(shí)例介紹了熱電制冷原理，對(duì)微尺度傳熱的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分類(lèi)和概括。

2、討論了分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的基本原理和詳細(xì)步驟，對(duì)各種分子動(dòng)力學(xué)方法的分類(lèi)和運(yùn)用場(chǎng)合進(jìn)行了說(shuō)明。在此基礎(chǔ)上，采用等溫等壓系綜分子動(dòng)力學(xué)研究了氬本體的熔點(diǎn)以及結(jié)晶過(guò)程和空穴對(duì)氬本體導(dǎo)熱導(dǎo)性能的影響。模擬結(jié)果顯示，氬本體的熔點(diǎn)和外部的壓強(qiáng)有著直接的關(guān)系，并隨著加熱速度的增加而上升；溫度在20～70K之間，有結(jié)晶過(guò)程時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)比晶格常數(shù)固定時(shí)的值低，但略高于考慮熱膨脹時(shí)熱導(dǎo)率，并隨著溫度升高更加接近實(shí)驗(yàn)值時(shí)的情況；模擬結(jié)果還顯示相同的摻雜濃度