石墨烯、硅烯热输运性质的研究
发布时间：2022-01-09 09:40
随着纳米科学与技术的快速发展,材料的散热问题成为限制纳米器件尺寸进一步缩小的主要制约,而新型二维材料的兴起,由于其优异的导热性能引起了人们的广泛关注。本文基于分子动力学方法研究了石墨烯、硅烯纳米带在掺杂、应变作用下的热导率变化,并通过计算声子态密度分析热导率变化的机制。主要内容包括:1、模拟研究了锯齿型硅烯纳米带、扶手椅型硅烯纳米带的热导率随长度变化情况,模拟结果表明,随着硅烯纳米带长度的增加,硅烯纳米带的热导率逐渐增大至某一平台值附近波动,锯齿型、扶手椅型硅烯纳米带热导率的平台值分别为35 W/m K和32 W/m K。在相同的长度下,锯齿型硅烯纳米带的热导率总是高于扶手椅型硅烯纳米带的热导率,结果表明硅烯纳米带的热导率具有明显的尺寸效应和手性效应。2、模拟研究同位素掺杂效应对于硅烯纳米带热导率的影响。首先模拟不同浓度下随机掺杂30Si对于硅烯纳米带热导率的影响,模拟结果表明,随着掺杂同位素原子的浓度逐渐增加,其热导率的变化趋势为先减小再增加,整体呈现U型变化曲线。通过平均场理论进行数值拟合,得到和分子动力学模拟相同的变化趋势。随后,模拟超晶格掺杂对硅烯纳米带热导率的影响,结果表明,...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)石墨烯的示意图；(b)硅烯的示意图
图 1-2 石墨烯组成的同素异形体Figure 1-2 Allotrope of graphene石墨烯、硅烯热输运性质的研究现状及进展（ Reseus and progress of the thermal transport propertihene and Silicene）墨烯、硅烯具有种种优越的性质，极高、极低的热导率都具有很大的所以其热学性能研究正逐渐成为研究学者们关注的一个重要方面。现烯、硅烯的热导率研究主要采取实验、数值模拟、理论计算三个方烯、硅烯都属于平面二维材料，现阶段在实验测量还面临着较多的法精确的保持恒温、恒压等条件，所以实验测试二维平面材料的热导不够完善，所以现在对石墨烯、硅烯热导率的研究主要以数值模拟和主。于石墨烯制备质量参差不齐，制备的石墨烯形貌，结构的差异较大
2 分子动力学方法计算热导率简介为 0 时刻和 t 时刻下的热流。利用计算机模拟，统计体系中热流自相关函数，当热流自相关函数达到收敛值时，对热流自相关做快速傅里叶变换，从而可以通过分子动力学模拟计算材料的热导率。图 2-1 表示的是多次统计平均下的热导率随着时间的变化曲线，其中蓝色粗实线（L 线）表示的是多次模拟结果（G-K 线）的统计平均，可以发现，平衡态分子动力学方法计算体系的热导率，需要较长的收敛时间达到平衡态，需多次平均才可以得到体系的热导率的值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Spin-valley Hall conductivity of doped ferromagnetic silicene under strain[J]. Bahram Shirzadi,Mohsen Yarmohammadi. Chinese Physics B. 2017(01)
[2]Thermal conductivity of graphene kirigami:Ultralow and strain robustness[J]. Science Foundation in China. 2016(03)
[3]Fabrication and properties of silicene and silicene–graphene layered structures on Ir（111）[J]. 孟蕾,王业亮,张理智,杜世萱,高鸿钧. Chinese Physics B. 2015(08)
本文编号：3578458
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)石墨烯的示意图；(b)硅烯的示意图
图 1-2 石墨烯组成的同素异形体Figure 1-2 Allotrope of graphene石墨烯、硅烯热输运性质的研究现状及进展（ Reseus and progress of the thermal transport propertihene and Silicene）墨烯、硅烯具有种种优越的性质，极高、极低的热导率都具有很大的所以其热学性能研究正逐渐成为研究学者们关注的一个重要方面。现烯、硅烯的热导率研究主要采取实验、数值模拟、理论计算三个方烯、硅烯都属于平面二维材料，现阶段在实验测量还面临着较多的法精确的保持恒温、恒压等条件，所以实验测试二维平面材料的热导不够完善，所以现在对石墨烯、硅烯热导率的研究主要以数值模拟和主。于石墨烯制备质量参差不齐，制备的石墨烯形貌，结构的差异较大
2 分子动力学方法计算热导率简介为 0 时刻和 t 时刻下的热流。利用计算机模拟，统计体系中热流自相关函数，当热流自相关函数达到收敛值时，对热流自相关做快速傅里叶变换，从而可以通过分子动力学模拟计算材料的热导率。图 2-1 表示的是多次统计平均下的热导率随着时间的变化曲线，其中蓝色粗实线（L 线）表示的是多次模拟结果（G-K 线）的统计平均，可以发现，平衡态分子动力学方法计算体系的热导率，需要较长的收敛时间达到平衡态，需多次平均才可以得到体系的热导率的值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Spin-valley Hall conductivity of doped ferromagnetic silicene under strain[J]. Bahram Shirzadi,Mohsen Yarmohammadi. Chinese Physics B. 2017(01)
[2]Thermal conductivity of graphene kirigami:Ultralow and strain robustness[J]. Science Foundation in China. 2016(03)
[3]Fabrication and properties of silicene and silicene–graphene layered structures on Ir（111）[J]. 孟蕾,王业亮,张理智,杜世萱,高鸿钧. Chinese Physics B. 2015(08)
本文编号：3578458
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