一維非線性晶格鏈的不對(duì)稱(chēng)熱傳導(dǎo)及硫化鉍本征空位缺陷研究.pdf

1、不同于三維體材料中的宏觀熱輸運(yùn)性質(zhì)，低維體系中存在反常熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，從微觀動(dòng)力學(xué)角度解釋其物理機(jī)制成為近年來(lái)凝聚態(tài)物理的研究熱點(diǎn)之一。盡管至今仍然沒(méi)有一個(gè)完備的理論描述低維體系中的熱輸運(yùn)性質(zhì)，但所發(fā)現(xiàn)的一些新奇的現(xiàn)象，如熱整流效應(yīng)、負(fù)微分熱阻等，為聲子學(xué)的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這些研究成果表明，人們可以在設(shè)計(jì)的聲子器件中調(diào)控聲子，如同電路中調(diào)控電子一樣。因此，設(shè)計(jì)和制備具有不同功能的聲子器件已成為近年來(lái)低維體系中熱輸運(yùn)性質(zhì)的研究焦點(diǎn)。

2、r>　　本文采用非平衡分子動(dòng)力學(xué)方法(NEMD)研究了兩種一維非線性晶格鏈（耦合了FK與FPU晶格的異質(zhì)鏈和線性質(zhì)量梯度下的FK同質(zhì)鏈）的不對(duì)稱(chēng)熱傳導(dǎo)性質(zhì)，旨在討論系統(tǒng)界面耦合強(qiáng)度kint及體系大小N對(duì)系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)熱傳導(dǎo)性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種模型在引入一界面彈簧后，當(dāng)熱浴溫差大于一定值時(shí)，熱整流方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，表明體系僅需調(diào)節(jié)熱浴溫差就能進(jìn)行熱整流方向的控制。系統(tǒng)中負(fù)微分熱阻的出現(xiàn)直接導(dǎo)致了熱整流的反轉(zhuǎn)。負(fù)微分熱阻是由于界面彈簧的存在所

3、導(dǎo)致，因此界面彈簧是導(dǎo)致熱整流反轉(zhuǎn)的根本原因。反轉(zhuǎn)前與反轉(zhuǎn)后的熱整流屬于兩種不同類(lèi)型的不對(duì)稱(chēng)熱傳導(dǎo)，且熱整流反轉(zhuǎn)與系統(tǒng)參數(shù)密切相關(guān)，只有在一定的界面耦合強(qiáng)度及一定大小的體系中才會(huì)出現(xiàn)熱整流反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在特定的條件下，無(wú)需改變系統(tǒng)參數(shù)就能在原位控制熱整流方向，在聲子器件的設(shè)計(jì)等方面具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
　　半導(dǎo)體光催化劑是新型的能源材料，帶隙為1.2-1.7eV的硫化鉍具有環(huán)境友好、高光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)點(diǎn)，已成為光電、熱電、傳感器等領(lǐng)域的

4、研究熱點(diǎn)。本征缺陷在納米材料的制備過(guò)程中較為常見(jiàn)，因此缺陷對(duì)材料性質(zhì)的影響十分重要。本文采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理方法研究了半導(dǎo)體Bi2S3的本征空位缺陷對(duì)其電子結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同位的本征空位缺陷將導(dǎo)致Bi2S3的帶隙值有不同程度的改變，且S空位的Bi2S3的能帶結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了中間能級(jí)，這不僅使Bi2S3在可見(jiàn)光的響應(yīng)增強(qiáng)，還為Bi2S3中電子空位對(duì)提供了分離中心，減小其復(fù)合率。由于S空位的形成能較Bi空