利用平衡与非平衡分子动力学研究晶体界面的热导
介观与纳米尺度物理
2015-06-11 v1 统计力学
摘要
在本文中，我们比较了非平衡 (NEMD) 和平衡 (EMD) 分子动力学方法计算固体界面热导的结果。我们提出利用平衡模拟通过测量每个固体热诱导能量涨落的衰减来探测热导。我们还表明，NEMD 和 EMD 给出的热导结果通常不一致：Green-Kubo 模拟探测的是两个固体之间的 Landauer 热导，这假设界面两侧的声子处于平衡状态。另一方面，我们表明 NEMD 提供了与非平衡界面热通量一致的非平衡界面热导，该通量描述了每个固体中的声子输运。这种差异可能很大，对于常见半导体之间的界面通常达到 5 倍。我们分析了两种界面热导测定方法的有限尺寸效应，并表明与 NEMD 相比，平衡模拟受到严重的尺寸效应影响。我们还比较了上述两种方法（EMD 和 NEMD）对一系列质量失配 Lennard-Jones 固体界面热导的预测。我们表明，使用 EMD 获得的 Kapitza 热导可以用经典漫失配模型 (DMM) 很好地描述。另一方面，NEMD 模拟结果与声失配模型 (AMM) 的非平衡推广一致。这些考虑因素对于合理化先前使用分子动力学获得的结果非常重要，并有助于 pinpoint 原子完美固体界面处发生的物理散射机制，这是理解真实界面界面热传递的先决条件。
引用
@article{arxiv.1209.3485,
title = {Thermal conductance at the interface between crystals using equilibrium and non-equilibrium molecular dynamics},
author = {Samy Merabia and Konstantinos Termentzidis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.3485},
year = {2015}
}