二硫化鉬薄膜導熱系數(shù)的分子動力學模擬.pdf

1、二硫化鉬具有非常優(yōu)異的物理特性，最近幾年成為人們關注的焦點。二硫化鉬在微電子器件，光電器件和生物醫(yī)學領域具有重要的應用，然而這些應用都涉及到溫度的管理和控制問題。因此，研究二硫化鉬的熱輸運特性非常重要。本文采用分子動力學方法研究不同結構的二硫化鉬薄膜導熱系數(shù)及聲子的傳輸特性。
　　使用非平衡態(tài)分子動力學方法計算了單層二硫化鉬面向導熱系數(shù)。研究表明單層二硫化鉬導熱系數(shù)的大小受溫度和長度的影響。隨著模擬溫度的升高，二硫化鉬的導熱系數(shù)逐

2、漸降低。隨著長度的增大，二硫化鉬導熱系數(shù)增大的速度先快后慢。長度為1.2μm時，二硫化鉬的導熱系數(shù)為104.7 W/mK。通過Fredholm積分方程，本文構造了二硫化鉬面向導熱系數(shù)對聲子平均自由程的累積函數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)自由程大于1μm的聲子貢獻了31.0％的導熱系數(shù)。本文還討論了同位素摻雜對單層二硫化鉬導熱系數(shù)的影響。研究表明，二硫化鉬導熱系數(shù)隨著摻雜濃度的增大而減小，并在摻雜濃度為50％時達到最小值。
　　使用非平衡態(tài)分子動力學

3、方法分別計算了多層二硫化鉬面向和法向導熱系數(shù)。研究表明層數(shù)和邊界條件對面向導熱系數(shù)沒有明顯的影響，但是面向導熱系數(shù)隨著層間耦合強度的增大而逐漸減小。厚度、溫度和應變能夠影響多層二硫化鋁法向導熱系數(shù)。當厚度小于聲子平均自由程時，導熱系數(shù)隨著厚度的增大而增大;當厚度遠大于聲子平均自由程時，導熱系數(shù)趨向于收斂。通過計算導熱系數(shù)的累積函數(shù)，發(fā)現(xiàn)自由程小于40 nm的聲子貢獻了90％法向導熱系數(shù)。通過計算室溫下二硫化鉬聲子態(tài)密度，發(fā)現(xiàn)沿X和Y軸方