分子动力学模拟研究嵌入四八环对石墨烯声子输运特性的影响

发布时间：2021-05-26 12:47

　　石墨烯是由单层碳原子组成的具有蜂巢晶格结构的二维晶体。作为迄今为止被发现的最薄的二维材料,它有极好的热学和电学性质。从它首次在实验上被成功制备出来以来,就受到了各个学科研究者的广泛关注。使用分子动力学方法,前人研究了石墨烯纳米带,石墨烯声子晶体,石墨烯圆盘,掺杂及缺陷石墨烯等的声子热输运性质。对比正常石墨烯,它们的热导率均显著的减小。近期,为了在石墨烯的基础上引入能隙,从而得到半导体性能,科学家利用表面合成的方法,在实验上成功制备了周期性嵌入四八环的石墨烯结构（Graphene periodically embedded with Four-and Eight-membered Rings-GFER）,并对其电子结构进行了研究。目前,对于其声子输运性质的研究尚未开展。基于此,本文运用非平衡分子动力学模拟方法研究这一类结构的声子输运特性。运用非平衡分子动力学（NEMD）模拟方法,我们研究了热浴参数及层数,以及晶格尺寸与系统温度对GFER的热导率的影响。研究表明,选用合适的热浴参数与热浴层数是得到精确热导率的保证。如果模拟体系的宽度（W）没有足够大,热导率会出现尺寸效应。改变模拟体系的宽度... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 石墨烯热传导研究概况
    1.3 石墨烯热整流研究概况
    1.4 论文的主要研究内容
2 分子动力学基本理论
    2.1 分子动力学方法简介
    2.2 势函数
        2.2.1 对势
        2.2.2 多体势
    2.3 运动方程
    2.4 分子动力学温度
    2.5 热导率的计算方法
        2.5.1 平衡分子动力学模拟
        2.5.2 非平衡分子动力学模拟
    2.6 本章小结
3 嵌入四八环的石墨烯的热特性研究
    3.1 引言
    3.2 模型和方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 热浴对热导率的影响
        3.3.2 系统尺寸对热导率的影响
        3.3.3 热导率对温度的依赖关系
    3.4 本章小结
4 嵌入四八环的石墨烯的热整流性质的研究
    4.1 引言
    4.2 模型与方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 平均温度对热整流的影响
        4.3.2 系统温差对热整流的影响
        4.3.3 系统尺寸对热整流的影响
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
附录 I 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂和空位对石墨烯纳米带热导率影响的分子动力学模拟[J]. 杨平,王晓亮,李培,王欢,张立强,谢方伟.  物理学报. 2012(07)
[2]石墨烯纳米带热导率的分子动力学模拟[J]. 魏志勇,毕可东,陈云飞.  东南大学学报(自然科学版). 2010(02)



本文编号：3206401