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带孔硅纳米薄膜热整流及声子散射特性研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.1.23
  • 页码:479-483
  • 分类:O413.1[理学—理论物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]清华大学航天航空学院,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB933200)和国家自然科学基金(批准号:51176091)资助的课题
  • 相关项目:微纳米介电结构界面热量传递与界面热阻研究
中文摘要:

本文基于非平衡的分子动力学模拟方法计算了带有三角形孔的硅纳米薄膜的界面热阻特性,结果表明300—1100K范围内随着热流方向的改变,在含有三角形孔的硅纳米薄膜中存在热整流效应,热整流系数达28%.同时借助于声子波包动力学模拟方法,获得了不同频率下的纵波声子在三角形孔处的散射特性,结果表明纵波声子在散射过程中产生了横波声子,并且从三角形底部向项部入射的声子能量透射系数比反向时平均低22%.不对称结构引起的声子透射率的差异是引起热整流效应的主要因素.

英文摘要:

Thermal rectification has potential applications in the thermal management of electronics and energy saving. Discovering thermal rectification phenomena and understanding the mechanism are very essential. Reported in this paper is the thermal rectification in silicon nanofilm with triangle holes by the non-equilibrium molecular dynamics simulation. The results show that in the silicon nanofilm with triangle holes, the difference in thermal rectification coefficient is around 28% with the variation of heat flow direction in a temperature range from 300 K to 1100 K. The phonon wave packet dynamic simulations indicate that transverse phonons are generated during the scattering of longitudinal phonons in the nanofilms. When the phonon transport direction is reversed, the average phonon energy transmission coefficient is changed by about 22% in all the frequency range. The difference in phonon transmissity, which is caused by asymmetric structure, is regarded as being attributed mainly to the thermal rectification in silicon film with triangle holes.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876