掺杂硅纳米薄膜法向热导率的分子动力学模拟

摘要：

采用非平衡态分子动力学方法计算了平均温度为300 K时膜厚2.2 ～104.4 nm的硅纳米薄膜以及掺锗的硅纳米薄膜的法向热导率.采用随机掺杂方式在硅纳米薄膜中掺入锗原子,掺杂浓度分别为5％和50％.模拟结果表明,相同膜厚的掺锗硅薄膜的法向热导率比纯硅薄膜的法向热导率小很多,掺杂前后的硅薄膜法向热导率均随着膜厚的增大而增大.通过计算体态硅热导率关于声子平均自由程的累积函数,发现对体态硅热导率主要贡献是声子平均自由程为2 ～2 000nm的声子,而掺锗的体态硅中对热导率贡献约占80％的声子平均自由程为0.1～30 nm,远小于纯硅中对热导率主要贡献的声子平均自由程.

关键词：硅纳米薄膜、热导率、掺杂、分子动力学、声子平均自由程、热导率累积函数

所属期刊栏目：47

分类号：TK124(热力工程、热机)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51205061,51375092

在线出版日期：2017-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：490-494