摻雜石墨烯熱傳導(dǎo)行為的研究.pdf

1、純凈的石墨烯具有很高的熱傳導(dǎo)系數(shù)。它作為高效傳熱介質(zhì)在大規(guī)模集成電路芯片中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，化學(xué)沉積法制備石墨烯可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，但制備過(guò)程不可避免會(huì)引入同位素雜質(zhì)13C，這會(huì)改變石墨稀的熱輸運(yùn)性質(zhì)。本文利用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了含有13C的扶手型石墨烯的聲子熱傳導(dǎo)行為，探索導(dǎo)致熱傳導(dǎo)系數(shù)下降的微觀機(jī)制。主要內(nèi)容包括以下兩個(gè)工作:其一，計(jì)算了具有不同13C濃度的扶手型石墨烯的熱傳導(dǎo)系數(shù)，并通過(guò)局域動(dòng)能激發(fā)的傳播過(guò)程，分析了雜質(zhì)13

2、C影響熱傳導(dǎo)行為的微觀機(jī)制;其二，通過(guò)不同方向的局域動(dòng)量激發(fā)的傳播過(guò)程，進(jìn)一步細(xì)致地研究了雜質(zhì)13C對(duì)不同能量傳輸模式的影響。
　　本文具體分為以下五章:第一章對(duì)石墨烯材料進(jìn)行了一般性的介紹。第二章對(duì)研究中使用的分子動(dòng)力學(xué)軟件LAMMPS、模擬方法以及Tersoff勢(shì)進(jìn)行介紹。第三章討論了石墨烯聲子熱傳導(dǎo)的一般性理論以及目前最新的實(shí)驗(yàn)和理論工作;并展示了通過(guò)局域動(dòng)能激發(fā)發(fā)現(xiàn)的四種能量傳輸模式:徑向聲學(xué)聲子模式(LA)、橫向聲學(xué)聲子

3、模式(TA)、Z方向聲學(xué)聲子模式(ZA)以及第二聲波(SW)。第四章研究了同位素雜質(zhì)13C對(duì)石墨烯熱傳導(dǎo)的影響。通過(guò)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)熱傳導(dǎo)系數(shù)隨著雜質(zhì)13C濃度的增加而減小;然后研究了不同13C濃度對(duì)局域動(dòng)能激發(fā)傳播過(guò)程的影響，發(fā)現(xiàn)隨著13C濃度的增加，熱傳導(dǎo)系數(shù)下降的微觀機(jī)制由雜質(zhì)散射引起的自由程變小轉(zhuǎn)變?yōu)槁曌泳钟蚧Ｗ詈?，分別研究了雜質(zhì)13C對(duì)不同能量傳輸模式的影響，發(fā)現(xiàn)隨著雜質(zhì)濃度增加，四種能量傳輸模式攜帶能量都單調(diào)減少，即散射強(qiáng)度增加