非真空下石墨烯参与的硅及碳化硅的近场辐射传热

发布时间：2022-11-05 00:45

　　在微纳尺度领域,当两个介质之间的间距小于特征波长时,光子隧穿效应对辐射贡献作用显著,极大地增强两介质之间的近场辐射换热。因此近场热辐射在微机电系统或强化换热等工程应用中有重要发展意义。而石墨烯因为具有独特的力学、光学等物理特性,近年受到多领域研究者的关注。石墨烯表面等离激元存在太赫兹至中红外的宽频谱范围内,具备很强的可调节特性以及近场区域耦合增强近场热辐射的优势。本论文主要研究了石墨烯复合结构在强化近场辐射换热的应用,同时以实验和工程应用为背景,研究了空气等因素对辐射换热的影响,以及平行平板之间微纳间距的控制方法与制备工艺。首先,从近场热辐射的表面电磁波以及波动电动力学等基础理论出发,对石墨烯-硅复合结构间以及石墨烯-碳化硅复合结构间的辐射换热进行计算,结果显示,这两种结构由于石墨烯表面等离激元的影响,近场辐射换热相对未覆盖石墨烯的掺杂硅平板或者碳化硅平板有明显的提升。同时也对相关参数如掺杂硅的掺杂浓度、真空间距以及石墨烯的化学势即费米能级进行了分析讨论。其次,考虑实验、工程应用背景,从气体动力学出发,分析了气体压强以及平板间距参数造成的空气导热与辐射热流比例变化的影响,结果表明,只有... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 近场热辐射理论研究现状
    1.3 近场热辐射实验研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 石墨烯复合结构的近场热辐射
    2.1 近场热辐射理论基础
    2.2 石墨烯简介
    2.3 石墨烯-硅复合结构间的近场热辐射
    2.4 石墨烯-碳化硅复合结构间的近场热辐射
    2.5 本章小结
3 石墨烯及其复合结构间的近场热辐射导热耦合换热
    3.1 气体导热对近场热辐射的影响
    3.2 支撑柱导热对近场热辐射的影响
    3.3 两种导热与近场热辐射的耦合
    3.4 本章小结
4 微纳间距支撑柱制备工艺研究
    4.1 实验方案设计
    4.2 PECVD沉积
    4.3 掩膜版设计
    4.4 光刻实验
    4.5 干法刻蚀
    4.6 本章小结
5 全文总结及展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作及展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯对金属平行平板间近场辐射的调控[J]. 王傲,宣益民.  工程热物理学报. 2016(08)
[2]氧化石墨烯薄膜的制备及其在水处理应用中的研究进展[J]. 杨鸿鹰,张文存,高小媛.  应用化工. 2016(04)
[3]外延生长碳化硅-石墨烯薄膜的制备及表征研究[J]. 张学敏,张立国,钮应喜,鞠涛,李哲,范亚明,杨霏,张泽洪,张宝顺.  功能材料. 2015(04)
[4]石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展[J]. 蒲吉斌,王立平,薛群基.  摩擦学学报. 2014(01)
[5]石墨烯在强激光作用下改性的拉曼研究[J]. 张秋慧,韩敬华,冯国英,徐其兴,丁立中,卢晓翔.  物理学报. 2012(21)
[6]PECVD淀积SiO2薄膜工艺研究[J]. 亢喆,黎威志,袁凯,蒋亚东.  微处理机. 2010(01)
[7]碳纳米管热传导的分子动力学模拟研究[J]. 保文星,朱长纯.  物理学报. 2006(07)
[8]微电子工业中清洗工艺的研究进展[J]. 韩恩山,王焕志,常亮,胡建修.  微电子学. 2006(02)
[9]微纳米加工技术及其应用综述[J]. 崔铮.  物理. 2006(01)
[10]微结构气体夹层的导热和辐射比较[J]. 韩茂华,梁新刚.  工程热物理学报. 2004(06)

硕士论文
[1]基于石墨烯的多表面耦合的近场热辐射研究[D]. 周婷.南昌大学 2018
[2]钨与掺杂硅平板间的近场辐射换热研究[D]. 吴昊.华中科技大学 2015
[3]InP基MZI-SOA光开关的实验方案研究[D]. 郑海波.华中科技大学 2012
[4]石墨烯材料制备及其场发射研究[D]. 汪恺.华东师范大学 2011



本文编号：3701607