低溫低維納米結(jié)構(gòu)中聲子熱輸運(yùn)性質(zhì)及非線性熱現(xiàn)象的研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，許多微器件的尺度逐年小型化。當(dāng)器件的特征尺寸達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，無論聲子是以何種方式進(jìn)行熱輸運(yùn)，其熱導(dǎo)率已經(jīng)不再是材料的本質(zhì)屬性，而是依賴于結(jié)構(gòu)和器件的具體形狀、尺寸和邊界。所以，研究幾何形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)等對(duì)納米尺度量子結(jié)構(gòu)中的聲子彈道熱輸運(yùn)和非線性熱現(xiàn)象的影響非常重要。然而，在低維納米結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)的熱輸運(yùn)理論已經(jīng)不再適用，體系的聲子模及其熱輸運(yùn)性質(zhì)完全由量子力學(xué)原理所支配，從量子力學(xué)原理出發(fā)對(duì)系統(tǒng)的聲子模及其熱輸運(yùn)性

2、質(zhì)進(jìn)行研究，是設(shè)計(jì)和發(fā)展新型納米器件的重要基礎(chǔ)。本文分別對(duì)低溫低維下非對(duì)稱納米線的量子化熱導(dǎo)及非對(duì)稱彈道四終端納米結(jié)構(gòu)中的熱整流進(jìn)行了研究。
　　首先，本文研究了低溫下非對(duì)稱Z型納米線中彈道聲子熱導(dǎo)的性質(zhì)。其中，簡單介紹了Z型納米線的模型結(jié)構(gòu)。然后，推導(dǎo)出其透射系數(shù)公式，接著討論了透射系數(shù)以及熱導(dǎo)的特性。最后發(fā)現(xiàn)在溫度趨于零的極限下，研究結(jié)果與之前T型納米線的研究結(jié)果相似，即能夠在反對(duì)稱納米線中觀察到通用量子化熱導(dǎo)值（π2k2B/

3、3h），但在其他非對(duì)稱納米線中觀察不到。由此可知，納米線左、右引線的橫向尺寸比率a1/α2決定了是否能夠觀察到彈道聲子熱導(dǎo)的通用量子值π2k2B/3h。而且，只有當(dāng)a1/a2=1時(shí)，才能測得通用值。
　　其次，本文對(duì)非對(duì)稱彈道四終端納米結(jié)構(gòu)中的熱整流性質(zhì)進(jìn)行了理論研究。文章中，展示了非對(duì)稱彈道四終端電介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中的熱整流行為，聲子輸運(yùn)的非線性特性，同時(shí)分析了熱整流的原因。最后，研究得到了非對(duì)稱彈道四終端電介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生熱整流