纳米多孔硅几何特征的大规模分子动力学研究
介观与纳米尺度物理
2019-07-31 v1
摘要
纳米多孔材料因各种应用而广受关注，尤其是先进热电材料。即便在中等水平下引入纳米级孔隙率，也已可知会急剧降低材料的热导率，某些情况下甚至低于其非晶极限，从而显著提升其热电优值ZT。然而，驱动这些大幅降低的重要属性细节尚不清楚。本工作中，我们采用大规模平衡分子动力学，对孔隙率对纳米多孔块体硅中热输运的影响进行详尽的原子尺度研究。我们计算了超过50种不同几何结构的热输运，涵盖了大量几何自由度，例如圆柱形孔与空隙、不同孔隙率、直径、颈部尺寸、孔/空隙数量以及表面体积比，它们以有序方式排布或完全无序。我们由此量化并比较了决定纳米多孔材料热导率降低的最关键参数。最终我们发现，即便在纳米尺度，仅减少声子的视线（即声子在输运中可利用的畅通路径）这一效应，相较于孔隙率与表面/边界散射等其他度量，在降低纳米多孔材料热导率中起着最关键作用。
引用
@article{arxiv.1907.09365,
title = {Large-scale molecular dynamics investigation of geometrical features in nanoporous Si},
author = {Laura de Sousa Oliveira and Neophytos Neophytou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.09365},
year = {2019}
}
备注
33 pages, 9 figures