硅纳米线热导率边缘效应的键弛豫理论研究
[Abstract]:With the world energy crisis and environmental pollution becoming more and more serious, people pay more attention to the exploration of new thermoelectric materials. Thermoelectric materials have become one of the frontier and hot topics in nanomaterial science and condensed matter physics. As a new thermoelectric material, the structure of silicon nanowires has become the focus of scientists. Compared with the corresponding bulk materials, the silicon nanowires exhibit some peculiar physical and chemical properties. For example, the high coordination defects and abnormal states of the atoms at the edge of nanowires will affect the mechanical, thermal, optical and electronic properties of the system. Among the parameters affecting the thermoelectric properties of silicon nanowires, thermal conductivity is an extremely important physical parameter. In this regard, scientists have made considerable progress in reducing the thermal conductivity of silicon nanowires, but there are still many unsolved problems, such as the definition of surface roughness of nanowires, interface modulation and so on. Therefore, based on the atomic bond relaxation theory and continuum mechanics theory, a thermal conductivity model of silicon nanowires based on scale and surface / interface parameters is established in this paper. On this basis, the physical mechanism of the effect of edge effect (including different surface roughness, morphology, growth orientation and interface modulation) on the thermal conductivity of silicon nanowires is systematically expounded. The main advances are as follows: (1) the factors that characterize the surface roughness of nanowires are defined, and different surface roughness, size, morphology (circular, hexagonal, hexagonal) are systematically studied. The physical mechanism of the effects of quadrilateral and triangular) and growth orientation ([111], [110], [100]) on the thermal conductivity of silicon nanowires. The results show that: first, under certain conditions, the thermal conductivity of triangular silicon nanowires is the least than that of circular, hexagonal and quadrilateral silicon nanowires. Secondly, the quadrilateral nanowires with a growth orientation of [110] have the highest thermal conductivity compared with other growth orientations ([111], [100]) at a certain size. Thirdly, the thermal conductivity of silicon nanowires can be controlled by designing edge structures, such as volume, shape of surface facets, etc. Our theoretical results are consistent with the experimental and simulation results, which provide a theoretical guide for the controllable modulation of thermal conductivity of silicon nanowires. (2) based on the atomic bond relaxation theory and continuum mechanics theory, The modulation mechanism of the epitaxial thermal conductivity of silicon nanowires was investigated. The results show that the binding energy and thermal conductivity of core-shell nanostructures are different from those of bare wire silicon nanowires due to the change of strain and interface mismatch and elastic strain energy induced by surface relaxation. The relationship between the thermal conductivity and the size of core-shell nanostructures is also studied. The results show that the thermal properties can be adjusted effectively in the interface. This further indicates that this method provides a basic theoretical method to explain the interfacial effect of thermal conductivity in core-shell structures and plays a guiding role in experimental equipment.
【学位授予单位】:湖南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ127.2;TB383.1
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;山西煤化所碳化硅纳米线研究取得新进展[J];人工晶体学报;2009年S1期
2 龚文莉;万丽娟;张健;;图形化硅纳米线阵列的制备[J];功能材料与器件学报;2009年06期
3 吴军;杨文彬;何方方;周元林;董发勤;;无电金属沉积法硅纳米线阵列的制备研究[J];功能材料;2011年02期
4 郑红梅;顾家祯;袁志山;;硅纳米线研究进展概述[J];广州化工;2012年08期
5 蒋玉荣;秦瑞平;蔡方敏;杨海刚;马恒;常方高;;硅纳米线阵列的制备及光伏性能[J];硅酸盐学报;2013年01期
6 高尚鹏,袁俊,罗俊,朱静;单根硅纳米线等离子激发色散关系的测量[J];电子显微学报;2002年05期
7 唐元洪,裴立宅;掺杂硅纳米线的光电特性[J];中国有色金属学报;2004年S1期
8 曾湘波,廖显伯,王博,刁宏伟,戴松涛,向贤碧,常秀兰,徐艳月,胡志华,郝会颖,孔光临;等离子体增强化学气相沉积法实现硅纳米线掺硼[J];物理学报;2004年12期
9 裴立宅,唐元洪,张勇,郭池,陈扬文;氧化物辅助生长硅纳米线[J];材料工程;2005年06期
10 裴立宅;;硅纳米线的制备技术[J];稀有金属快报;2007年06期
相关会议论文 前10条
1 易长青;戚穗坚;杨梦u&;;硅纳米线与细胞相互作用的研究[A];中国化学会第27届学术年会第03分会场摘要集[C];2010年
2 邢英杰;奚中和;薛增泉;俞大鹏;;用催化剂控制硅纳米线直径的研究[A];中国真空学会五届三次理事会暨学术会议论文集[C];2002年
3 杜伟强;黄陟峰;;硅纳米线阵列的制备和表征[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
4 穆丽璇;师文生;;基于硅纳米线的荧光化学逻辑开关[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
5 裴立宅;唐元洪;陈扬文;郭池;张勇;;硅纳米线的表征、性能及应用[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
6 刘文平;宋达;李铁;李昕欣;王跃林;;集成硅纳米线制造技术及其电学性质研究[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
7 高尚鹏;袁俊;罗俊;朱静;;单根硅纳米线等离子激发色散关系的测量[A];第十二届全国电子显微学会议论文集[C];2002年
8 黄陟峰;;多孔硅纳米线的制备及性能表征[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会:纳米材料合成与组装[C];2014年
9 彭飞;苏媛媛;季晓媛;何耀;;基于硅纳米线的药物载体进行癌症治疗[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第35分会:纳米生物医学中的化学问题[C];2014年
10 赵建国;郭永;张素芳;王海青;;化学气相反应制备碳化硅纳米线[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(6)[C];2007年
相关重要报纸文章 前4条
1 记者 马凌霜 通讯员 黄爱成;中山大学研制首张硅纳米线纸[N];广东科技报;2013年
2 记者 徐玢;美研发出新型硅纳米线电池[N];科技日报;2007年
3 尚力;美国成功研制太阳能防弹衣[N];中国纺织报;2010年
4 郭俊玲;“小尺度”展示大科学[N];中国教育报;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 张仁勤;外场作用下硅纳米线的能带结构及其作为光解水催化剂的应用[D];吉林大学;2011年
2 邹俊;用于光互连的基于硅纳米线波导的阵列波导光栅的研究[D];浙江大学;2015年
3 顾林;碳化硅纳米线及金属氧化物/氢氧化物复合材料在超级电容器中的应用研究[D];浙江大学;2015年
4 熊祖周;硅纳米线基复合结构的构筑及其光催化水分解性能研究[D];上海交通大学;2013年
5 万丽娟;硅纳米线阵列的制备及其在生化传感器中的应用[D];华东师范大学;2010年
6 穆丽璇;基于硅纳米线的光响应化学传感器研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2008年
7 朱美光;硅纳米线阵列的光谱特性与电学特性的研究[D];华东师范大学;2011年
8 王志亮;硅纳米线电、磁和热性能研究及应用[D];华东师范大学;2012年
9 乔雷;硅纳米线阵列复合电极的制备及其光电化学分解水性能的研究[D];重庆大学;2014年
10 白帆;硅纳米线阵列的可控制备及新型异质结太阳电池研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 徐静;金属催化化学腐蚀法制备硅纳米线的研究[D];郑州大学;2015年
2 张文文;一维硅纳米结构的形貌调控及相关机制研究[D];复旦大学;2014年
3 刘晓鹏;硅纳米线阵列结构调控及减反特性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
4 黄睿;硅纳米线的制备及其在新型太阳能电池中的应用[D];华北电力大学;2015年
5 胡静;图案化蓝宝石衬底及硅纳米线的制备[D];南京大学;2015年
6 陈伟凤;硅纳米线热导率边缘效应的键弛豫理论研究[D];湖南师范大学;2015年
7 徐鑫;金硅合金晶体结构与性质的理论研究[D];青岛大学;2015年
8 龚文莉;硅纳米线的制备及其在传感器应用方面的研究[D];华东师范大学;2009年
9 孙天玲;硅纳米线及晶体硅选择性扩散的研究[D];大连理工大学;2010年
10 汪彬;湿法化学刻蚀法制备硅纳米线[D];东北师范大学;2010年
,本文编号:2167338
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/2167338.html