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微结构固体界面导热过程的分子动力学研究
  • 项目名称:微结构固体界面导热过程的分子动力学研究
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:50376025
  • 申请代码:E060301
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2004-01-01-2006-12-31
  • 项目负责人:梁新刚
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:清华大学
  • 批准年度:2003
中文摘要:

微纳米结构是微电子及MEMS等技术中常见结构。对于体材料,界面的不平整产生的接触热阻对固体的导热产生极大的影响;而对于微电子技术制造的微纳米结构,界面间没有因粗糙度产生的接触热阻,热阻主要来自于界面对声子的散射。由于结构尺度接近或小于声子平均自由程,固体间界面对声子的散射主导了微纳米结构导热的过程,即微观接触热阻,对决定热导率起到了主要作用。本项目利用分子动力学方法研究声子在微纳米结构界面的传递和

结论摘要:

微纳米结构与声子平均自由程、热辐射波长接近,界面对粒子散射主导了能量传递过程。项目用分子动力学等手段研究了1)研究了固体氩复合薄膜法向和面向热导率、界面热阻,纳米管轴向热导率,发展了考虑界面粗糙度影响的界面反射率的模型;研究了Si薄膜和Si/Ge超晶格的热导率;2)探讨了反向异性导热现象,发现改变热流方向时固体氩类复合薄膜法向热导率和有T型台阶变截面纳米薄膜面向热导率发生改变;3)建立了热导率理论计算模型,研究了杂质、缺陷、同位素、温度、尺度对GaN导热系数的影响;4)研究了半导体薄膜热辐射的干涉现象,建立了理论模型,实测了20微米硅膜和0.54微米锗膜、ZrO2-Ge-ZnS和MgF2-ZnS-Ge-Al复合薄膜,证实了热辐射的干涉特性;5)文献调研和总结了微纳尺度界面对流动和传热的影响,结果表明界面影响了热力学性质、物性、能量与动量传递等各个方面,在三种传热方式中都有表现,是流动与传热的变化主因;微纳结构的物性不完全取决于材料自身,而与相邻的介质有关。发表(含接受)期刊论文八篇(五篇SCI,一篇EI),会议论文十篇,国际大会邀请报告四次。另有已投SCI期刊论文二篇,国际会议二篇。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 10
  • 10
  • 0
  • 0
  • 0
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