低溫低維納米結構中聲子熱輸運性質及非線性熱現(xiàn)象的研究.pdf

1、隨著納米技術的迅速發(fā)展，許多微器件的尺度逐年小型化。當器件的特征尺寸達到納米量級時，無論聲子是以何種方式進行熱輸運，其熱導率已經不再是材料的本質屬性，而是依賴于結構和器件的具體形狀、尺寸和邊界。所以，研究幾何形狀、結構參數(shù)等對納米尺度量子結構中的聲子彈道熱輸運和非線性熱現(xiàn)象的影響非常重要。然而，在低維納米結構中，傳統(tǒng)的熱輸運理論已經不再適用，體系的聲子模及其熱輸運性質完全由量子力學原理所支配，從量子力學原理出發(fā)對系統(tǒng)的聲子模及其熱輸運性

2、質進行研究，是設計和發(fā)展新型納米器件的重要基礎。本文分別對低溫低維下非對稱納米線的量子化熱導及非對稱彈道四終端納米結構中的熱整流進行了研究。
　　首先，本文研究了低溫下非對稱Z型納米線中彈道聲子熱導的性質。其中，簡單介紹了Z型納米線的模型結構。然后，推導出其透射系數(shù)公式，接著討論了透射系數(shù)以及熱導的特性。最后發(fā)現(xiàn)在溫度趨于零的極限下，研究結果與之前T型納米線的研究結果相似，即能夠在反對稱納米線中觀察到通用量子化熱導值（π2k2B/

3、3h），但在其他非對稱納米線中觀察不到。由此可知，納米線左、右引線的橫向尺寸比率a1/α2決定了是否能夠觀察到彈道聲子熱導的通用量子值π2k2B/3h。而且，只有當a1/a2=1時，才能測得通用值。
　　其次，本文對非對稱彈道四終端納米結構中的熱整流性質進行了理論研究。文章中，展示了非對稱彈道四終端電介質納米結構中的熱整流行為，聲子輸運的非線性特性，同時分析了熱整流的原因。最后，研究得到了非對稱彈道四終端電介質納米結構中產生熱整流