氧化鋅薄膜作為一種性能優(yōu)異的寬禁帶半導(dǎo)體材料,在光電、壓電、氣敏、熱電、鐵磁等諸多領(lǐng)域都受到廣泛關(guān)注。隨著半導(dǎo)體器件和微機(jī)電系統(tǒng)的特征尺寸逐漸減小,其熱物性的微尺度效應(yīng)也越來越顯著。氧化鋅薄膜作為器件和微機(jī)電系統(tǒng)的核心材料,其熱導(dǎo)率能直接影響器件和系統(tǒng)的主要性能,是關(guān)乎器件和系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)及熱管理的重要物理參數(shù)。因此開展對(duì)氧化鋅納米薄膜材料熱導(dǎo)率的研究工作是十分必要且具有現(xiàn)實(shí)意義的。分子動(dòng)力學(xué)方法是研究納米薄膜熱導(dǎo)率的有效途徑。本文通過非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)方法,采用微正則系綜以及Buckingham勢(shì)函數(shù),研究了纖鋅礦結(jié)構(gòu)氧化鋅納米薄膜的熱導(dǎo)率。研究結(jié)果表明:（1）室溫下厚度約為30～46nm的氧化鋅薄膜材料的熱導(dǎo)率要比其體材料的熱導(dǎo)率低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。隨著膜厚的增加,熱導(dǎo)率呈現(xiàn)接近線性的增加趨勢(shì),表現(xiàn)出顯著的尺寸效應(yīng),與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的變化趨勢(shì)相吻合。（2）對(duì)于膜厚約為37nm的氧化鋅薄膜,計(jì)算了其在溫度范圍為100～500K內(nèi)的熱導(dǎo)率,發(fā)現(xiàn)薄膜熱導(dǎo)率隨溫度地升高而減小,呈現(xiàn)出明顯的溫度依賴性。并把模擬結(jié)果與現(xiàn)有文獻(xiàn)中的測(cè)試結(jié)果及塊體氧化鋅的熱導(dǎo)率做了比較。（3）對(duì)存在氧原子空位缺陷的纖鋅... 

【文章來源】：遼寧師范大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)⑷巖鹽結(jié)構(gòu)Ｕｂ）閃持礦結(jié)構(gòu)；（ｃ）纖鑄礦結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｚｍｃ?ｏｘｉｄｅ?（ａ）Ｒｏｃｋ?ｓａｌｔ；?（ｂ）Ｚｉｎｅ?Ｂｌｅｎｄｅｊ?（ｃ）Ｗｕｒｔｚ］ｔｅ??

乙?＞?Ｚ?１１１１?１１１１＾?１１１??圖２．２非平衡熱輸運(yùn)過程［６６］??Ｆｉｇ．?２．２?Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ??在系統(tǒng)的Ｘ、Ｙ、Ｚ三個(gè)方向上分別施加周期性邊界條件，將整個(gè)模擬系統(tǒng)沿著Ｚ??方向進(jìn)行分層，總層數(shù)為Ｎ，保證每層中包含的原子數(shù)近似相等，在Ｚ方向上的１／４和??３／４處選定相等層數(shù)的粒子作為高溫控制層和低溫控制層，并控制兩個(gè)溫度區(qū)域保持固??定的溫差，選擇控溫層時(shí)需滿足兩個(gè)控溫層中點(diǎn)間的距離近似于模擬體系厚度的一半。??利用非平衡分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算材料的熱導(dǎo)率，主要有以下三種常見的方法：加減??能量法、固定溫度法以及速度交換法，下面將會(huì)分別對(duì)這三種ＮＥＭＤ方法進(jìn)行詳細(xì)的??介紹。??（１）加減能量法，最早由魏志勇［６７］在２０１０年提出。該方法的基本流程是選定系統(tǒng)??里部分原子作為熱域

圖２．２非平衡熱輸運(yùn)過程［６６］??Ｆｉ．?２．２?Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｏｒｔｒｏｃｅｓｓ??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱處理工藝對(duì)溶膠-凝膠法制備ZnO:Al薄膜光電性能的影響[J]. 彭壽,金良茂,王蕓,湯永康,甘治平,王東,石麗芬,單傳麗.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2015(04)
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博士論文
[1]亞微米薄膜導(dǎo)熱特性的研究[D]. 白素媛.大連理工大學(xué) 2010
[2]薄膜熱導(dǎo)率的測(cè)試與分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 黃正興.大連理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]低維材料熱輸運(yùn)特性的結(jié)構(gòu)調(diào)控[D]. 王希穩(wěn).揚(yáng)州大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3329523