基于低介电常数材料的近场辐射传热及其应用研究

发布时间：2023-02-21 15:18

　　随着纳米技术的蓬勃发展,微纳米尺度下的辐射换热现象近年来引起人们广泛的关注。当物体间尺寸缩小到亚波长尺寸时,热辐射传递将不仅仅是由传播波引起,倏逝波也会介入辐射传热之中,并起主导作用,使辐射换热得到了极大地增强。低介电常数材料作为微纳集成电路中广泛应用的材料,随着微纳集成电路的热耗散需求逐渐增加,其参与的近场辐射换热亟待人们去探索。但到目前为止人们的研究更多的是关注会产生大波矢近场辐射换热材料上,对于不会产生大波矢热量传输的低介电常数材料的近场辐射换热特性尚未有人研究。对比了碳化硅薄膜结构和碳化硅/低介电常数材料复合结构的光子传递系数、反射系数、光谱辐射热流量和局域态密度分布的差异。发现通过低介电常数材料基底可以修饰碳化硅表面声子激元的对称和反对称共振分支,以此实现对换热能力的操控。然后基于色散关系和光子传输系数详细地阐述了不同低介电常数材料介电常数对碳化硅薄膜声子激元的对称和反对称模式的影响,对其影响趋势进行了归纳和总结。首次探索了通过低介电常数材料组成Fabry-Perot腔来实现Fabry-Perot共振,从而达到对金属和p型轻掺杂硅之间近场热整流的放大效果。本文的结果表明,Fa...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外的研究概况
        1.2.1 多层结构近场热辐射换热国内外研究概况
        1.2.2 近场热辐射热二极管国内外研究概况
        1.2.3 近场热辐射负电致发光制冷国内外研究概况
        1.2.4 国内外文献综述的简析
    1.3 本文主要研究内容
第2章 近场辐射换热及其若干应用的相关理论
    2.1 涨落耗散电动力学与平板结构之间的近场辐射换热理论
        2.1.1 麦克斯韦方程组
        2.1.2 涨落耗散理论与格林函数法
        2.1.3 平板之间近场辐射热流量
    2.2 负电压电致发光制冷理论计算模型
    2.3 本章小结
第3章 低介电常数介质薄膜基底对碳化硅薄膜的声子激元修饰作用
    3.1 低介电常数介质薄膜基底修饰声子激元近场辐射换热模型介绍
    3.2 低介电常数材料基底对近场辐射换热影响
    3.3 不同低介电常数材料基底对碳化硅表面声子激元修饰作用
    3.4 本章小节
第4章 基于低介电常数材料的多层结构的近场热整流研究
    4.1 基于低介电常数材料的多层结构的近场热整流研究模型介绍
    4.2 周期层为2时不同厚度的低介电常数材料薄膜和金属薄膜对热整流的影响
    4.3 不同周期层数N对热整流比率的影响
    4.4 整流器多参数优化设计
    4.5 本章小节
第5章 基于纳米颗粒掺杂的低介电常数材料负电压电致发光制冷
    5.1 基于纳米颗粒掺杂的低介电常数材料负电压电致发光制冷模型介绍
    5.2 不同掺杂模式下的多重表面极化
    5.3 工作性能和参数优化设计
    5.4 不同的低介电常数材料基于纳米颗粒掺杂的负电致发光制冷特性
    5.5 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3747692