国家教育部博士点基金(20050286019)
- 作品数：10 被引量：16H指数：2
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- InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜导热系数测试
- 2006年
- 采用3ω方法在100～320 K温度范围内测试了不同周期长度的InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜的导热系数.结果表明对于周期性超晶格结构,随着温度的升高,热传导能力下降;比较周期长度不同的超晶格结构的测试结果,发现导热系数会随着周期长度的增大而减小,并在某一周期长度取得最小值,但随着周期长度的进一步增大,导热系数又出现上升趋势,表明在长周期超晶格结构中界面热阻是影响声子传输的主要因素.理论计算表明,对于短周期的超晶格结构,Bragg反射是造成产生最小值的原因之一,由于声子穿透率的下降,造成导热系数随着周期长度的增大而减小.理论与实验研究结果表明,随着周期长度的增大,声子的传输规律由声子的波动性过渡到粒子性,这对实现声子的剪裁具有重要意义,为设计超晶格结构提供理论基础.
- 陈震杨决宽庄苹陈敏华朱健陈云飞
- 关键词：导热系数超晶格
- 基于微纳结构的制冷器被引量：5
- 2006年
- 采用分子动力学模型对纳米结构的导热系数进行了计算.计算结果表明,在硅纳米线结构中,纳米结构的热传导系数的降低不仅是由于边界散射的增强,同时,声子色散曲线的变化使得声子群速度降低,造成不同波带能量差减小,从而强化了U散射过程,导致热传导系数进一步降低.在理论研究的基础上,采用微加工工艺在1.2μm厚的Ⅲ-Ⅴ族InGaAs/InGaAsP超晶格薄膜上加工出截面积为50μm×50μm热离子制冷器.实验结果表明,在环境温度30℃时,制冷器可获得最大2℃温差.数值模拟结果表明,接触电阻制约了器件性能的提升,如不考虑这个非理想因素,器件的最大制冷温差可达到10℃.
- 陈云飞
- 关键词：超晶格声子
- 变截面纳米线声子输运蒙特卡洛模拟被引量：1
- 2010年
- 采用蒙特卡洛(MC)方法建立了声子在变截面硅纳米线内的输运模型,以渐扩几何体与渐缩几何体为物理模型,分别研究了在等热量与非等热量输入条件下2种模型的热整流效应和声子的输运特性.模拟结果表明在2种条件下,渐缩模型的热传导性能均高于渐扩模型.在非等热量输入的条件下,渐缩模型的热整流效应要大于等热量输入条件下的热整流效应.2种物理模型的主要区别在于体积的分布不同,虽然在纳米尺度下边界散射作用明显,但模拟结果表明边界散射对热传导的影响小于质量分布不同对声子输运的影响.
- 王赞赵睿杰陈云飞
- 关键词：纳米线变截面
- 纳米通道中离子输运机理的分子动力学仿真被引量：1
- 2009年
- 建立了一种两端带有缓冲液池的纳米通道流体电动输运的分子动力学模型,仿真了纳米通道中的离子输运过程.结果表明,纳米通道的带电表面会引起双电层(EDL)域中反号离子的富余及同号离子的衰减,在外加电场作用下,通道中正负离子的定向移动将产生稳定的电泳电流,该电流主要由EDL域中占主导地位的反号离子的定向移动产生;当EDL域与外界有离子交换时,电场的作用会导致EDL域内Na+和Cl?离子数量的减少,平衡后,EDL域的电中性将受到破坏,对外显示的电性取决于表面电荷的特性;EDL域内离子分布与连续理论预测的结果相差很大,如壁面附近Na+浓度峰值远低于理论预测值;提高表面电荷密度可以有效提高反号离子在通道中的传输效率,同时降低同号离子的传输效率.仿真结果证实了经典扩散双电层理论模型无法准确描述纳米通道中的离子分布,探明了相关实验现象的产生机理以及纳米通道中离子传输效率与表面电荷密度的关系,为纳米泵的设计及应用提供了理论依据.
- 陈敏陈云飞仲武杨决宽
- 关键词：离子输运
- 双电层对纳米流体润滑与摩擦影响的MD模拟被引量：2
- 2006年
- 采用分子动力学方法对带电和不带电两硅板之间的水分子润滑薄膜进行模拟研究,通过加双电层的水分子薄膜润滑与未加双电层薄膜润滑摩擦属性的对比,发现摩擦系数在存在双电层的情况下比未加双电层时要小,两板相对滑动速度对摩擦系数的影响与未加双电层时相似,相对滑动速度越大,摩擦系数在一定的速度范围内平稳增大.当速度大于某个数值时,摩擦系数增大变快.两板之间水分子以及离子密度或数目分布在靠近壁面的地方较大,中间密度相对较小.
- 王家峻林晓辉杨决宽陈云飞
- 关键词：分子动力学双电层
- 基于分子动力学的超晶格薄膜的导热系数影响因素分析被引量：2
- 2006年
- 采用非平衡态分子动力学方法模拟了超晶格薄膜的热传导性能,分别计算了组成超晶格薄膜的两种材料的导热系数.从粒子质量、势阱深度、晶格常数的变化等方面讨论了其对薄膜两种材料的切向导热系数的影响.模拟结果表明:不同粒子质量的两种材料组成的超晶格薄膜中,二者的导热性能相互间影响并不大.而势阱深度的改变则两种材料的导热性能会相互产生影响,但在晶格不匹配时,超晶格薄膜的界面出现了应变,两者的导热系数均会产生较大的变化.同时还发现,薄膜的宽度不同时,大质量比的材料的导热系数趋于一致.
- 胡瀚陈敏华陈云飞
- 关键词：导热系数超晶格薄膜非平衡态分子动力学
- 多壁纳米碳管振子及其能量耗散的分子动力学模拟被引量：3
- 2006年
- 运用分子动力学模拟的方法,模拟了不同温度下,不同管型的多壁纳米碳管振子;讨论了温度变化、壁面原子间的匹配程度对振动特性及振动过程中能量耗散的影响,根据能量的消耗来计算管壁间的摩擦力的大小.模拟结果表明,多壁纳米碳管振子在作减幅振动过程中不断有能量的消耗,振动频率可以超过80吉赫(GHz),振动时的恢复力与内外碳管重叠面积无关,通过统计消耗能量所计算的摩擦力大小在10-5nN/atom量级;摩擦力的大小随温度升高有增大的趋势,但与管壁间原子匹配程度的相关性不大.
- 王晓辉毕可东王玉娟陈云飞
- 关键词：多壁纳米碳管纳米振子分子动力学
- 受限于平行硅板中水的分子动力学模拟被引量：1
- 2006年
- 采用分子动力学模拟方法研究了不同间距(16.6,13.6,和11.8A)两硅平板之间水分子的结构性质,模拟结果显示:受限水呈现出与体态水完全不同的结构性质,即水分子的分布依赖于两板间距.间距为16.6A时,硅壁的吸引力造成了其附近形成两个明显的水层,其中的水分子的O-H平行于壁面形成氢键.随着间距的减小,第二层水分子中的O-H键由平行于壁面转向垂直于壁面,与临近的水层通过氢键相连.此外,模拟结果表明,在不同上下板间距情况下,被壁面吸引所形成的水层中水分子的结构取向基本没有变化.
- 陈博陈云飞
- 关键词：分子动力学分子模拟
- 近场热记录系统热响应过程的分子动力学仿真
- 2006年
- 采用非平衡态分子动力学(NEMD)仿真了近场热记录系统的热响应过程.对探针施加不同的作用力时,随着作用力的增加,基体的热响应明显加快,系统达到热平衡所需时间相应减少,可有效提高热机械数据存储速率.采用数值差分方法对一维探针-基体的传热模型进行数值求解,数值解和分子动力学模拟结果总体趋势基本吻合.
- 黄灵娟王玉娟陈云飞
- 关键词：非平衡态分子动力学
- 气体环境下双壁碳管振荡器的能量耗散被引量：1
- 2009年
- 采用分子动力学模拟方法,研究了多壁碳纳米管振荡器在气体环境下的振动,讨论了气体密度、环境温度对碳管间摩擦力及振荡频率的影响.模拟结果表明,管间摩擦力随气体密度的增大及环境温度的升高而增大.气体分子的碰撞将导致碳管的晶格变形,从而极大改变碳管间的初始理想匹配状态,导致摩擦力增大;随着温度的升高,碳管原子热振动振幅增大和高能量声子的激发,使得碳管振动的机械能更容易转化为热能而被耗散,导致摩擦力增大.气体密度的增大和环境温度的升高,都将导致振幅衰减加快,振荡频率增大.通过与真空状态下的谐振子相比,气体分子与管壁的碰撞是造成能量耗散的一个主要原因,气体环境的阻尼可能是导致碳管谐振子在工程实际中失效的主要原因,其次,环境温度对谐振子也具有重要的影响,低温工作条件对谐振子是有利的.
- 李健毕可东陈敏华陈云飞
- 关键词：多壁碳纳米管振动频率分子动力学
