基于非对称黑磷光栅的辐射热开关
应用物理
2020-08-31 v3 光学
摘要
纳米尺度热传递的主动控制在热逻辑与能量转换器件中具有巨大潜力。本工作从理论上提出一种由一对非对称黑磷（BP）光栅构成的辐射热开关（RTS），其 BP 纳米带按不同方向周期性排布。光栅间简单的机械旋转即可实现对近场辐射传热的显著调制，尤其当结合使用非 identical 参数（即 BP 的填充因子与电子密度）时。在包含非对称 BP 光栅、对称 BP 光栅与 BP 薄膜的所有情形中，我们发现非对称 BP 光栅具备最优的开关性能。优化后的开关因子在真空间距 d=50 nm 时可高达 90%，即便在远场区域也高于 70%。这种高性能开关基本上归因于两非对称光栅表面特性间可旋转调谐的匹配程度。此外，由于扭转原理，该 RTS 可在任意温度下工作，相较基于相变材料的 RTS 具有显著优势。所提出的开关方案在热管理与热电路应用中具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2007.00471,
title = {Radiative thermal switch via asymmetric black phosphorus gratings},
author = {Ming-Jian He and Hong Qi and Ya-Tao Ren and Yi-Jun Zhao and Yong Zhang and Jia-Dong Shen and Mauro Antezza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.00471},
year = {2020}
}
备注
20 pages; 8 figures