二维异质结热输运的分子动力学研究

发布时间：2021-12-29 19:47

　　最近,在实验上由单层二维材料制成的二维异质结已引起人们的特别关注。石墨烯等二维材料既可通过强化学键作用,形成层内二维异质结,也可由它们部分重叠,通过Van derWaals力形成层间二维异质结。这种新型二维异质结构,不同于传统异质结,它为新器件设计、人工物性裁剪提供了一个理想的平台。然而,随着器件尺寸越来越小,其热传输与热耗散问题制约了相关器件的发展和应用。自然地,这种新型二维异质结的界面结构对器件装置的热传输与热耗散的影响规律及其机制,引起了人们的极大关注。本论文中我们基于石墨烯等二维材料构建了层内二维异质结和层间二维异质结模型,利用非平衡分子动力学的外加温度梯度法,探索研究了二维异质结的界面热输运特性和物理机制,初步获得一些有意义的结果。本论文的具体要点如下:1.介绍了纳米材料热输运的研究现状以及存在的问题,同时阐述了其应用前景和研究意义。2.阐述了分子动力学的发展历程以及其基本原理和方法,并对计算模拟时的具体条件和要求做了简单介绍。3.构建类石墨烯/石墨烯层内二维异质结模型,探索了异质结的热输运性质与二维材料的原子质量、原子间作用势的依赖关系,获得系列标度关系,揭示了二维异质结材... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 异质结构分类及其研究现状
    1.3 二维异质结热输运性质
    1.4 主要研究的内容
第2章 基本理论方法
    2.1 分子动力学简介
        2.1.1 基本概念和原理
        2.1.2 LAMMPS软件
    2.2 热传导的分子动力学模拟
        2.2.1 势函数的选取
        2.2.2 边界条件
        2.2.3 积分算法
        2.2.4 系综简介
第3章 二维石墨烯与类石墨烯层内异质结的热输运
    3.1 研究背景
    3.2 计算方法与模型
    3.3 层内异质结界面热输运的标度关系
    3.4 层内异质结器件设计与热输运
        3.4.1 器件模拟一
        3.4.2 器件模拟二
    3.5 小结
第4章 二维石墨烯层间范德华异质结的热输运
    4.1 研究背景
    4.2 计算方法与模型
    4.3 耦合石墨烯异质结中的温度分布
    4.4 耦合石墨烯异质结的界面热阻
    4.5 层间异质结的热导率
    4.6 小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermal properties of two-dimensional materials[J]. 张刚,张永伟.  Chinese Physics B. 2017(03)
[2]经典分子动力学模拟的主要技术[J]. 樊康旗,贾建援.  微纳电子技术. 2005(03)



本文编号：3556765