編號：CYYJ03306
篇名：類石墨烯氮化碳結(jié)構(gòu)(C3N)熱傳導(dǎo)機理研究
作者：任國梁 申開波 劉永佳 劉英光
關(guān)鍵詞： 碳基二維材料 類石墨烯結(jié)構(gòu) 聲子輸運 局域化
機構(gòu)： 上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院、分析測試中心 華北電力大學(xué)能源動力與機械工程學(xué)院
摘要： 類石墨烯氮化碳結(jié)構(gòu)(C3N)作為一種全新的碳基二維半導(dǎo)體材料,由于其優(yōu)異的機械和電子性能引起了研究者們的廣泛關(guān)注,不同結(jié)構(gòu)C3N的熱輸運和聲子輸運機制還待進一步研究.本文構(gòu)造了4種不同結(jié)構(gòu)的C3N,采用非平衡分子動力學(xué)與晶格動力學(xué)方法對不同結(jié)構(gòu)的C3N的熱傳導(dǎo)機理進行了研究.研究結(jié)果表明:1)在4種結(jié)構(gòu)中M3熱導(dǎo)率最高,M1次之,M4熱導(dǎo)率最低;2)不同結(jié)構(gòu)的C3N的熱導(dǎo)率具有明顯的尺寸效應(yīng)和溫度效應(yīng).當(dāng)樣本長度較短時,聲子主要以彈道輸運的方式進行傳輸;當(dāng)樣本長度增大,擴散輸運占主導(dǎo)地位;隨著溫度的升高,Umklapp散射在熱輸運中占據(jù)主導(dǎo)地位,使得熱導(dǎo)率與溫度具有1/T的依賴性.3)與M3相比,M1和M4結(jié)構(gòu)中都存在更大的聲子帶隙,色散曲線進一步軟化,低頻和高頻聲子同時出現(xiàn)了局域化的特征,對熱導(dǎo)率產(chǎn)生了顯著的抑制作用.本文為更好地設(shè)計熱管理材料提供了思路.
