二硫化钼薄膜导热系数的分子动力学模拟
本文选题:二硫化钼 + 导热系数 ; 参考:《东南大学》2015年硕士论文
【摘要】:二硫化钼具有非常优异的物理特性,最近几年成为人们关注的焦点。二硫化钼在微电子器件,光电器件和生物医学领域具有重要的应用,然而这些应用都涉及到温度的管理和控制问题。因此,研究二硫化钼的热输运特性非常重要。本文采用分子动力学方法研究不同结构的二硫化钼薄膜导热系数及声子的传输特性。使用非平衡态分子动力学方法计算了单层二硫化钼面向导热系数。研究表明单层二硫化钼导热系数的大小受温度和长度的影响。随着模拟温度的升高,二硫化钼的导热系数逐渐降低。随着长度的增大,二硫化钼导热系数增大的速度先快后慢。长度为1.2μm时,二硫化钼的导热系数为104.7 W/mK。通过Fredholm积分方程,本文构造了二硫化钼面向导热系数对声子平均自由程的累积函数。研究发现自由程大于1μm的声子贡献了31.0%的导热系数。本文还讨论了同位素掺杂对单层二硫化钼导热系数的影响。研究表明,二硫化钼导热系数随着掺杂浓度的增大而减小,并在掺杂浓度为50%时达到最小值。使用非平衡态分子动力学方法分别计算了多层二硫化钼面向和法向导热系数。研究表明层数和边界条件对面向导热系数没有明显的影响,但是面向导热系数随着层间耦合强度的增大而逐渐减小。厚度、温度和应变能够影响多层二硫化钼法向导热系数。当厚度小于声子平均自由程时,导热系数随着厚度的增大而增大;当厚度远大于声子平均自由程时,导热系数趋向于收敛。通过计算导热系数的累积函数,发现自由程小于40nn的声子贡献了90%法向导热系数。通过计算室温下二硫化钼声子态密度,发现沿X和Y轴方向的声子态密度几乎相同,Z轴上Mo原子和S原子具有较低的声子截断频率。声子态密度的不匹配和较低的声子截断频率降低了二硫化钼的法向导热系数和声子平均自由程。通过施加层间应变,发现应变能够调控二硫化钼的层问界面热阻。
[Abstract]:Molybdenum disulfide has excellent physical properties and has become the focus of attention in recent years. Molybdenum disulfide has important applications in the fields of microelectronic devices, optoelectronic devices and biomedicine. However, these applications are related to the management and control of temperature. Therefore, it is very important to study the thermal transport properties of molybdenum disulfide. The thermal conductivity and phonon transport characteristics of molybdenum disulfide thin films with different structures are studied by molecular dynamics method. The thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide was calculated by using the nonequilibrium molecular dynamics method. The results show that the thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide is affected by temperature and length. With the increase of simulated temperature, the thermal conductivity of molybdenum disulfide decreases gradually. With the increase of length, the increase of thermal conductivity of molybdenum disulfide is first fast and then slow. When the length is 1.2 渭 m, the thermal conductivity of molybdenum disulfide is 104.7 W / mK. Based on Fredholm integral equation, a cumulative function of the thermal conductivity of molybdenum disulfide on the phonon mean free path is constructed in this paper. It is found that phonons with free path greater than 1 渭 m contribute 31.0% of the thermal conductivity. The influence of isotopic doping on the thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide is also discussed. The results show that the thermal conductivity of molybdenum disulfide decreases with the increase of doping concentration and reaches the minimum when the doping concentration is 50. In this paper, the non-equilibrium molecular dynamics method is used to calculate the normal thermal conductivity of multilayer molybdenum disulfide. The results show that the number of layers and boundary conditions have no obvious effect on the thermal conductivity, but the heat conductivity decreases with the increase of the interlaminar coupling strength. Thickness, temperature and strain can affect the normal thermal conductivity of multilayer molybdenum disulfide. When the thickness is smaller than the phonon mean free path, the thermal conductivity increases with the increase of the thickness, and when the thickness is much larger than the phonon average free path, the thermal conductivity tends to converge. By calculating the cumulative function of the thermal conductivity, it is found that the phonons with free path less than 40nn contribute 90% of the normal thermal conductivity. By calculating the density of phonon states of molybdenum disulfide at room temperature, it is found that the density of phonon states along the X and Y axes is almost the same as that of Mo and S atoms on the Z axis. The mismatch of phonon density and the lower phonon truncation frequency decrease the normal thermal conductivity and phonon mean free path of molybdenum disulfide. By applying interlaminar strain, it is found that the strain can regulate the interlayer thermal resistance of molybdenum disulfide.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ136.12;TB383.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 李春喜;蒋伟川;韩世钧;;同心园筒法测定液体导热系数[J];天然气化工(C1化学与化工);1989年02期
2 吴德荣;;《常用有机物液体导热系数估算法》[J];医药工程设计;1989年04期
3 梁新刚,葛新石,张寅平,王桂娟;测定生物软组织导热系数的微型热针[J];科学通报;1991年24期
4 张波;多层薄板的导热系数[J];大连轻工业学院学报;1994年01期
5 杨孟林,,王琮玉;导电溶液导热系数的测定[J];西北大学学报(自然科学版);1995年02期
6 刘放,庄志军,张卫华;比较法测取导热系数[J];吉林化工学院学报;2001年03期
7 贾斐霖;李林;史庆藩;;稳态法测算导热系数的原理[J];材料科学与工程学报;2011年04期
8 顾琢如;玻璃在-150至50℃温度范围内导热系数的测定[J];硅酸盐学报;1966年01期
9 王琮玉,郭藏生,杨孟林,马录,卢心中;用瞬时法测定液体导热系数[J];化工学报;1984年03期
10 郁浩然;;用瞬变热丝仪测量液体导热系数[J];北京石油化工学院学报;1993年01期
相关会议论文 前10条
1 战洪仁;李杰;高成峰;姜涛;樊占国;;富硼渣高温熔态导热系数的测量[A];2010年全国冶金物理化学学术会议专辑(上册)[C];2010年
2 焦雯;黄海明;;导热系数对热传导的影响[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
3 成钢;葛敦世;;柔性泡沫橡塑绝热板材导热系数的测定与分析[A];2006年绝热隔音材料轻质建筑板材新技术新产品论文集[C];2006年
4 张敏;张杰;张雷杰;;生鲜食品导热系数影响因素的实验研究[A];上海市制冷学会2007年学术年会论文集[C];2007年
5 程传晓;赵佳飞;朱自浩;宋永臣;杨磊;刘笛;刘卫国;薛铠华;王佳琪;;沉积物中水合物导热系数原位测量研究[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
6 朱庆霞;周建;黄振华;应秀娟;;稳态平板法测导热系数的补充实验研究[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2010年学术年会论文集(二)[C];2010年
7 姜芸;贾亚民;郭永利;;温度传感器在测定不良导体导热系数实验中的应用[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下册)[C];2010年
8 张洁;徐烈;;食品材料冻结过程的导热系数模型[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年
9 王婧;于凤菊;丁良士;;关于大地导热系数的测定[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集(2)[C];2004年
10 陈如冰;吴向东;;导热系数测试仪校准方法研究[A];江苏省计量测试学术论文集[C];2007年
相关重要报纸文章 前1条
1 中国科技馆 李春才;材料的热传导[N];大众科技报;2004年
相关博士学位论文 前1条
1 马雷;石墨悬浮液的导热系数与粘度研究[D];华中科技大学;2015年
相关硕士学位论文 前10条
1 王培亮;冻融作用下粉质粘土导热系数试验研究[D];东北林业大学;2015年
2 程蕾;被测目标热参数反演算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 郭迪威;数字导热系数测定系统研制[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 姜雄;多年冻土区高温冻土导热系数试验研究[D];中国矿业大学;2015年
5 马静;保温层对空心砖当量导热系数影响的数值研究[D];太原理工大学;2012年
6 宋云鹏;碳纳米管/天然橡胶复合材料导热系数分子动力学模拟[D];青岛科技大学;2015年
7 张玉珂;油脂导热系数的测定及其传热性能的研究[D];河南工业大学;2015年
8 李巧梅;导热微粒烧结和复合材料取向对大功率LED散热的影响[D];重庆大学;2015年
9 刘彪;二硫化钼薄膜导热系数的分子动力学模拟[D];东南大学;2015年
10 苏力;二元混合体系导热系数的快速测定与研究[D];西北大学;2007年
本文编号:2027204
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2027204.html