考虑非谐性、非均匀性与量子效应的非平衡分子动力学模拟中的界面热导谱
材料科学
2022-10-26 v1
摘要
界面热输运对许多热相关应用（如电子器件散热）至关重要。虽然总界面热导(ITC)易于测量或计算，但ITC的谱映射近年来才被研究且尚未完全理解。通过结合非平衡分子动力学模拟与原子格林函数方法，我们系统研究了跨越理想界面（即氩-重氩界面）的ITC谱。结果表明，随着更多声子和非谐散射通道被激活，ITC谱随温度逐渐增大，例如频率大于1 THz的振动通过非谐声子散射通道在2 K (40 K)时对总ITC的贡献为5% (15%)。我们进一步发现，来自左界面哈密顿量的ITC谱与右界面哈密顿量明显不同，这源于两种界面接触振动特性差异导致的非谐声子散射不对称性。对于重氩界面哈密顿量，所有声子均参与非谐散射；而来自氩界面哈密顿量的非谐声子散射所涉及的声子主要是频率小于1 THz（即重氩的截止频率）的振动。最后，我们发现量子效应对低温下（如我们体系中30 K以下）的ITC谱十分重要。本文结果系统研究了非谐性、非均匀性和量子效应对ITC谱的影响，这对设计和优化性能更优的界面至关重要。
引用
@article{arxiv.2206.05403,
title = {Interfacial Thermal Conductance Spectrum in Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations Considering Anharmonicity, Non-homogeneity and Quantum Effects},
author = {Yixin Xu and Lina Yang and Yanguang Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.05403},
year = {2022}
}