基于分子動(dòng)力學(xué)的超晶格熱傳導(dǎo)性能分析.pdf

1、由于半導(dǎo)體器件越來(lái)越向微型化發(fā)展，其功率也越來(lái)越高以至于產(chǎn)生更多的熱量，同時(shí)，超晶格、納米線等低維材料和一些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材如原子力顯微鏡等的出現(xiàn)，使得微尺度熱傳導(dǎo)再一次成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。本文介紹了熱電制冷原理，對(duì)微尺度傳熱的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分類和概括。討論了分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的基本原理和詳細(xì)步驟。在此基礎(chǔ)上，以非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)為研究方法，以超晶格薄膜模型為對(duì)象，研究了超晶格結(jié)構(gòu)在法向平面和切向平面上聲子傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和熱量傳導(dǎo)的性能

2、。討論了交替層的周期長(zhǎng)度、界面耦合強(qiáng)度、粒子質(zhì)量比、晶格匹配程度等對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響。 模擬結(jié)果顯示，超晶格的法向?qū)嵯禂?shù)和切向?qū)嵯禂?shù)都隨著一種材料質(zhì)量的增大而呈下降的趨勢(shì)，但是切向熱傳導(dǎo)時(shí)，兩種材料之間的相互影響并不大。這都是由于隨著原子質(zhì)量差異的增大，能量的界面反射系數(shù)將會(huì)增加。 隨著一種材料的勢(shì)阱常數(shù)的增大超晶格的兩個(gè)方向上的導(dǎo)熱系數(shù)皆呈上升的趨勢(shì)。并且由其切向?qū)嵯禂?shù)的趨勢(shì)可知，勢(shì)阱常數(shù)的改變則兩種材料的導(dǎo)熱性能

3、會(huì)相互產(chǎn)生影響，這是由于粒子質(zhì)量相同，能量的界面反射作用不強(qiáng)。 當(dāng)兩種材料的晶格常數(shù)差異較大時(shí)，在界面處將發(fā)生晶格錯(cuò)位。缺陷提供了較大的熱阻，因此，結(jié)構(gòu)的法向?qū)嵯禂?shù)隨著周期長(zhǎng)度增大而增大。切向?qū)嵯禂?shù)降低的原因是由于晶格失配平行于切向，而熱量在法向上散失的更多。 能量反射系數(shù)取決于界面的耦合強(qiáng)度，較高的耦合強(qiáng)度可以使聲子更容易穿越界面，所以不論是法向還是切向的導(dǎo)熱系數(shù)都會(huì)變大。但是，如果兩種材料具有較大的聲學(xué)失配時(shí)，界